Метаморфические горные породы.

Образуются путем преобразования ранее существующих магматических и осадочных пород, это происходит под действием высоких температур и давления при вноса и выноса вещества высокими температурами и газами. Преобразование происходит в твёрдом состоянии и выражаются в химическом и минеральном составе структуры и текстуры.

Источниками тепла является:

1.Радиоактивный распад хим. элементов;

2.Близость расплавленных пород;

Давление возникает из- за веса выше расплавленных пород, а также из-за горообразовательных процессов. В зависимости от тех или иных пород различают следующие типы метаморфизма:

1. Региональный– протекает под действием сравнительно высоких температур на больших территориях. Преобразование происходит в условиях расплющивания и пластичных течений пород.

2. Динамометаморфизм- происходит в условиях неравномерных температур и давления и заключается в интенсивном дроблении мин-х зёрен, без их существенной перекристаллизации.

3. Контактовый – наблюдается по краям и границам с магматическими телами и имеет местное значение.

4. Гидротермальный – протекает под воздействием горячих паров, поднимающих и застывающих магматического очага. При этом происходит изменения хим. и минерального состава пород.

Структура метаморфических пород:

· Лепидобластовая ( чешуйчатая)

· Гранобластовая ( зернистая )

· Роговиковая ( мелкозернистая, по краям зазубрены)

Текстура:

· - Для чешуйчатых – сланцеватая текстура;

· - Для зернистых – массивная, плотная, также существует полосчатая.

Форма залегания метаморфических пород:

Повторяет форму тех пород из которых они были образованы. К названию породы приставляется приставка «орто» из магматических и «пара» из осадочных.

Геохронология земной коры.

Историю и общие закономерности земной коры изучает специальная дисциплина - историческая геология. Для установления исторического развития используются геологические документы в виде толщ пород. Вся геологическая документация карты и разрезы требую показателя возраста пород, различают:

· - абсолютный возраст

· - относительный возраст

Абсолютный возраст-время существования породы в годах при его определении в качестве геологического хронометра используют процесс радиоактивного распада, скорость которого не зависит от внешних факторов

U²³⁵ Pb²⁰⁷ +7He⁴ за 0,7млрд.лет

C¹⁴ N ¹⁴ за 5568 лет.

Относительный возраст устанавливается положением породы среди других пород, для его определения применяют:

1.Стратиграфический метод

Заключается в изучении взаимоотношения слоев друг с другом, как правило, слой снизу более древний, однако первичные залегания нарушенные в результате тектонических движений, кроме того не всегда слои можно проследить на большие расстояния, следовательно данный метод не всегда дает положительный результат.

2.Петрографический

Заключается в изучении состава породы и сравнение с составом пород других территорий.

3.Палеонтологический

Самый надежный, заключается в изучении в породе органических остатков ископаемых организмов и растений.

Историю развития земной коры отражает единая геологическая шкала

Карты и разрезы

Геологическая карта- отражает строение земной поверхности и примыкающие к ней верхние части земной коры, строится на топографической основе представляет собой изображение с помощью условных знаков, состава, возраста и условий залегания обнаруженных на земной поверхности горных пород. Различают карты дочетвертичного периода ( коренных пород) и карты четвертичных отложений. Могут быть крупно и мелко масштабные так же цветные буквенные числовые и и меть вид различных штрихов.

Четвертичные отложения на геологических картах и разрезах обозначают с учетом их происхождения (генезиса) для этого применяют прописные латинские буквы .

Детальные и крупномасштабные геологические карты и разрезы содержат стратеграфические колонки в них условным штрихом показывают состав пород а так же последующие их залегания.

Несогласие наблюдается когда стратеграфическая последовательность прерывается это результат прерыва в осадочном образовании прекращения осадкообразования а так же может быть вызвано вертикальным движением земной коры

Тектоническое движение земной коры

движение земной коры вызываемое изменением залегания геологических тел, называют тектоническими. Подвижность земной коры зависит от характеристик ее тектонического строения.

Наиболее крупные тектонические структуры - это платформы малоподвижные, устойчивые, жесткие участки земной коры испытывающих движение вертикального характера.

Геосинклинали - подвижные участки земной коры, для которых характерны любые типы движений.

Различают 3 типа тектонических движений:

1. Колебательным - выражаются в медленных опусканиях или поднятиях.

2. Складчатое - изменение горизонтального залегания слоев сминая их в складки без разрыва сплошности.

3. Разрывные - протекают интенсивно, с разрывом сплошности слоев горных пород.

Неразрывные дислокации

а) моноклиналь б) флексура в)антиклиналь г) синклиналь

Разрывные дислокации

а) сброс б) ступенчаты сброс в) взброс г) надвиг д) грабен е) горст

Сейсмические явления

Это проявления упругих колебаний земной коры. Очаг зарождения сейсмических волн – гипоцентр. Он может быть на глубине от 1 до 700 км. Наиболее разрушительные сейсмические явления, наблюдаются когда гипоцентр на глубине 30 – 60 км. На земной поверхности, над гипоцентром расположен эпицентр, от которого разбегаются упругие колебания. В эпицентре наблюдаются наибольшие разрушения. Интенсивность сейсмических землетрясений измеряется по 12-бальной шкале.

На равнинных территориях необходимо производить корректировку – бальность. Неуплотненные, увлажненные, лессовидные, пылеватые, заболоченные территории требуют увеличения бальности до 2.

Рельеф поверхности

Это совокупность всех форм земной поверхности. Со временем он изменяется под действием экзо- и эндогенных факторов.

К природным формам рельефа относят:

· Тектонические (горные хребты, равнины, океанические впадины) – достаточно стабильны, нарушаются тектоническими и сейсмическими воздействиями.

· Эрозийные (овраги, речные долины) – формируются в результате эрозийности поверхностных вод, нестабильны, меняются во времени.

· Аккумулятивные (речные отложения, дельты рек, дюны, побережья морей) – создаются в результате отложения осадков, весьма нестабильны, быстро меняются во времени.

К антропогенным формам рельефа относят:

· Спланированная земля, при сельскохозяйственных и строительных работах.

· Отвалы земли при выработке карьера.

· Выемки и насыпи при строительстве дорог.

По отношению к поверхности земли формы рельефа делятся на:

· Положительные (возвышающихся над землей).

· Отрицательные (углубления).

Типы рельефа (сочетание определенных форм рельефа закономерно повторяющихся на больших площадях). Выделяют три формы:

· Равнинный рельеф – обширные участки суши, с ровной и слабоволнистой однообразной поверхностью. По отношению к уровню моря равнины бывают: 1) отрицательные (ниже уровня моря); 2) низменные (не выше 200 метров над уровнем моря); 3) возвышенные (на высоте от 200 до 500 метров); 4) нагорные (выше 500 метров над уровнем моря).

По глубине и степени расчленения равнины бывают: 1) слаборасчлененные (колебания высот до 10 метров на протяжении 2 км); 2) мелкорасчлененные (колебания от 10 до 25 метров на протяжении 2 км); 3) сильнорасчлененные (колебания от 25 до 200 метров на протяжении 2 км).

· Горный рельеф – возвышенность более чем на 500метров и содержащая систему горных цепей. По высоте горы делятся на: 1) высокие (с абсолютной отметкой более 2000 метров); 2) средневысокие (от 700 до 2000 метров); 3) низкие (от 150 до 450 метров).

· Холмистый рельеф – поверхность земли, где чередуются небольшие возвышенности (холмы) до 200 метров, понижение виде ложбин, котловин и долин.

Строение речной долины общий случай.

1) – коренные породы;

2) – склон долины;

8) – дно долины (низшая часть долины заключенная между подошвами
склонов.

3) – трусло – часть долины заполненная водой;

4) – пойма, заливаемая в период паводка;

7) – старица – изолированная старое русло рек, в которых вода не
движется, а стоит как в озерах

5,6) – первая и вторая надпойменная терраса.

Надпойменные террасы могут быть:

1) эрозийные – вымытые рекой в коренных отложениях;

2) аккумулятивные – полностью сложенные из амуливиального материала.

Воды находящиеся в верхней части земной коры, заключенные в порах, пустотах и преимущественно в горных породах называются подземными.

Наука изучающая подземные воды, их проявления , условия залеания, закономерности движения, их свойства называется гидрогеология.

Все подземные воды по происхождению делятся на:

1. Инфильтрационные воды – подземная вода проникающая с поверхности в горные породы путем инфильтрации атмосферных осадков и вод поверхностных водных бассейнов через сравнительно мелкие поры и тонкие трещины. К ним можно отнести конденсаты которые образуются в результате конденсации пара из воздуха в порах и пустотах.

2. Ювенильные воды – образуются за счет соединения кислорода и водорода выделяемых при магматических процессах а так же при гидрации минералов. В природных условиях чистых ювенильных вод не существует: подземные воды, возникшие разными способами, смешиваются друг с другом.

3. Седементационные воды (реликтовые) - подземные воды, содержащиеся в порах осадочных горных пород, главным образом, морского происхождения.

Вода в грунтах может находится в порах и трещинах. Пески имеют пористость 20 – 60%, а глины 90 – 95%. Так как глина имеет мелкие поры закрытые и изолированные друг от друга. То через глины вода не фильтруется.

Вода в грунтах содержится в следующих видах:

1. Вода в форме пара. Содержание водяного пара в грунте не превышает 0,001% от всей массе грунта.

2. Связанная вода. Особенно много её содержится в глинястых породах.

3. Твердообразная вода. Содержится в порах пустотах.

4. Пленочная вода. Пленка состоящая из нскольких тысяч молекулярных слоёв.

5. Капиллярная вода. Находится в мелких капиллярах грунтов и удерживается в них силами поверхностного натяжения.

6. Гравитационная вода. Вода свободная. Она передвигается под влиянием силы тяжести, в ней действует гидродинамическое давление.

Условия залегания и распростронения подземных вод. Верхняя часть земной коры делится на зоны:

· Верхняя зона – аэрации.

· Нижняя зона – насыщения.

Зона аэрации распространяется между поверхностью земли и уровнем грунтовых вод. В них отмечается проявление атмосферных вод в сторону водонасыщения, эта зона непосредственна, связана с атмосферой. Поры частично заняты водой частично воздухом. Мощность зоны аэрации колеблются от 0 м. до нескольких сотен метров в горных породах. В зоне аэрации воды носят временный характер, они не имеют водоупора. Здесь выделяют верховодку – временное скопление вод над сигементационными водоупорами. Она формируется в период интенсивного снеготаяния или дождя, потом воды верховодки испаряются или просачиваются. Для верховодки характерно: сезонный характер. Не глубокое залегание, малая площадь, сильная загрязнённость, их нельзя использовать в быту.

В зоне водонасыщения поры и пустоты полностью заняты водой. Здесь различают грунтовые и межпластовые воды.

Грунтовые воды залегают на первом водоупорном слое. Для них характерно свободное появление. Сверху не перекрыты водоупорами, они не напорные. Распространяются от водоупора до уровня грунтовых вод и называются водами горизонта. Питание грунтовых вод осуществляется за счет атмосферных осадков. Грунтовая вода открыта для поверхностного загрязнения, поэтому её химические свойства могут изменятся со временем. Грунтовая вода находится в непрерывном движении, как правило образуется в сторону появления водоупора, эти потоки не редко выходят на поверхность , нередко образуя источники, или заболоченные по площади местности.

Количество и глубина залегания грунтовых вод зависит от геологического происхождения и климатических факторов. В пратике при строительстве грунтовые воды имеют отрицательный характер, так как при близком залегании разрушают фундаменты, мешают нормальной эксплуатации зданий и сооружений. И требуют дополнительных мер по водоотведению.

Межпластовые воды

Располагаются между двумя водоупорами, бывают ненапорные и напорные (артезианские).

Ненапорные встречаются редко, формируются при горизонтальных водоупорах.

Артезианские воды связаны с залеганием водоносных слоев в синклиналях и моноклиналях.

Артезианская вода при моноклинальном заложение слоев:

1. Водоупоры

2. Водоносный слой

3. Область питания водой

4. Буровая скважина

5. Пьезометрический уровень

Н-Высота напора

Артезианский бассейн (при синклинальном заложение слоев)

1. Водоупор

2. Водоносный слой

3. Буровые скважины

4. Область питания водой

5. Пьезометричекий уровень

Н-Высота напора

Площадь распространения водоносных горизонтов называется водоносным бассейном.В одном бассейне не может быть несколько уровней водоносных горизонтов.

В артезианском бассейне выделяют 3 зоны:

1. Область питания ( она не совпадает с областью распространения артезианской воды, водоносные слои перекрыты водоупорами, воды ненапорные).

2. Область напора (пир наличие скважин воды поднимается и фонтанирует).

3. Область разгрузки (вода вытекает на поверхность переходит в грунтовую воду или непосредственно питает реки).

Тектонические движения земной коры.

Движение подземных вод. Закон Дарси.

Подземные воды в большинстве случаев находятся в движении, потоки грунтовых вод могут быть плоскими, радиальносходящимися и расходящимися, криволинейными.

Направления потока грунтовых вод можно определить методов 3 скважин или по карте гидроизогипс.

Карта гидроизогипс позволяет решить следующие вопросы:

1. Определить направление и уклон грунтовых вод

2. Установить связь грунтовых вод и поверхностных вод

3. Выбрать площадку строительства и дренажа

Скорость движения или фильтрации грунтовых вод характеризуется законом Дарси, который проводил опыты в трубке заполненной песком, и установил, что количество воды Q прошедшее, через какое либо сечение F в единицу времени пропорционально площади сечения и гидравлическому градиенту I равному разности напоров =H1 - H2 относящееся к длине пути L,

Q=kф*F* /L) = kф*F* I ,

Q - расход воды или количество фильтрации воды в ед.времени /сут

kф–коэффициент фильтрациив м/сут

- разность напора в м

L - длина пути фильтрации в м

По этой формуле можно определить приток воды к реке.

Закон Дарси действителен только при ламинарном движении грунтовых вод. Если всё разделить на F получим скорость фильтрации ν = kф* I – эта скорость движения воды фиктивная, так как отнесена ко всему сечению потока, фактическое движение воды происходит только через поровое пространство.

Действительная скорость определяется по формуле u = Q/ Fn =v/n [м/сут],

где u – действительная скорость водного потока,

v – расчетно-теоретическая скорость потока

n – пористость грунта в действительных единицах