- •Инженерная геология часть I. Общие вопросы Введение. Основные задачи и значение инженерной геологии
- •Глава 1. Основные сведения о Земле § 1. Происхождение Земли
- •§ 2. Форма, масса и плотность Земли
- •§ 3. Строение Земли
- •§ 4. Тепловой режим Земли
- •Часть II. Минералы и горные породы Глава 1. Минералы
- •§ 1. Геологические процессы минералообразования
- •§ 1.1. Эндогенные процессы минералообразования
- •§ 1.2. Экзогенные процессы минералообразования
- •§ 1.3. Метаморфические процессы минералообразования
- •§ 2. Строение минералов
- •§ 3. Химический состав минералов
- •§ 4. Физические свойства минералов
- •Шкала твердости
- •§ 5. Классификация и распространенность минералов
- •Глава 2. Горные породы
- •§ 1. Структура и текстура горной породы
- •§ 2. Магматические горные породы
- •Классификация магматических горных пород
- •§ 3. Осадочные горные породы
- •Классификация обломочных и глинистых пород
- •§4. Метаморфические горные породы
- •Часть III. Основные сведения о тектонике
- •Глава 1. Роль тектоники в процессе осадконакопления и формирования рельефа земной поверхности
- •Глава 2. Виды и масштаб тектонических движений
- •§ 1. Колебательные движения земной коры
- •§ 2. Складчатые и разрывные движения
- •§ 3. Ненарушенное и нарушенное залегание горных пород
- •Глава 3. Складчатые нарушения (пликативные дислокации)
- •Глава 4. Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации) § 1. Трещиноватость горных пород
- •Генетическая классификация трещин
- •§ 2. Геометрические элементы тектонических разрывов
- •§ 3. Значение тектоники и трещиноватости при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений
- •Глава 5. Землетрясения. Строительство в сейсмических районах
- •Часть IV. Геологическая история земли
- •Стратиграфическая и геохронологическая шкалы
- •Часть V. Грунтоведение
- •Глава 1. Инженерно-геологическая классификация грунтов
- •Глава 2. Физические и физико-механические свойства горных пород и грунтов
- •§1. Физические свойства. Показатели, характеризующие состав и состояние горных пород и грунтов
- •Гранулометрический состав по гост-25100
- •§ 2. Физико-механические свойства
- •Часть VI. Подземные воды Глава 1. Виды подземных вод
- •Глава 2. Химический состав подземных вод
- •Глава 3. Законы движения подземных вод
- •§ 1. Связь расхода и напора подземного потока
- •§ 2. Общие условия движения подземных вод
- •§ 3. Методы определения коэффициента фильтрации
- •Глава 4. Воздействие подземных вод на горные породы и грунты
- •§ 1. Гидростатическое и гидродинамическое давление в нескальных грунтах
- •§ 2. Явление плывунности
- •Часть VII. Инженерно-геологические процессы Глава 1. Выветривание и связанные с ним явления
- •§ 1. Виды выветривания
- •§ 2. Меры борьбы с процессами выветривания
- •§ 3. Геологическая деятельность ветра
- •Глава 2. Геологическая деятельность атмосферных и поверхностных вод
- •§ 1. Виды речных долин и русловых отложений
- •§ 2. Методы борьбы с негативными последствиями геологической деятельности атмосферных и поверхностных вод
- •Глава 3. Геологическая деятельность ледников, морей и озер § 1. Ледники, моря и озера. Защита берегов
- •§ 2. Неблагоприятные процессы и явления, возникающие на искусственных водохранилищах и меры борьбы с ними
- •Глава 4. Суффозия механическая и химическая. Плывуны. Методы борьбы с суффозией и плывунами § 1. Суффозия механическая и химическая
- •§ 2. Методы борьбы с суффозией и плывунами
- •Глава 5. Движение грунтов на склонах и откосах. Меры предупреждения и борьбы с оползнями § 1. Движение грунтов на склонах и откосах
- •§ 2. Меры предупреждения и борьба с оползнями
- •Глава 6. Процессы и явления, связанные с промерзанием и оттаиванием грунтов
- •Глава 7. Просадочные явления
- •Глава 8. Процессы и явления, возникающие в грунтах под сооружениями
- •Часть VIII. Инженерно-геологические изыскания для строительства
- •Глава 1. Стадии проектирования
- •Глава 2. Методы инженерно-геологических исследований
- •Глава 3. Инженерно-геологические исследования для гидротехнического строительства
- •Библиографический список
- •Содержание
§ 1.2. Экзогенные процессы минералообразования
В поверхностной зоне земной коры происходит мощный процесс разрушения горных пород и минералов. Совокупность явлений химического и физического разрушения пород и минералов носит общее название выветривание.
Продукты выветривания могут переноситься водными и воздушными потоками на значительные расстояния. Некоторые минералы и породы при этом могут переходить в раствор и мигрировать в растворенном виде, достигая морей и океанов. В определенных местах земной коры эти продукты соответственно их гидродинамической и гидрохимической активности будут выпадать в осадок. Этот процесс носит название осадочный.
Процессы выветривания приводят к механическому разрушению и химическому разложению пород и минералов. Агентами выветривания являются вода и ветер, колебания температуры, кислород и углекислый газ воздуха, жизнедеятельность микроорганизмов. Интенсивность выветривания зависит от климата, рельефа местности, химического состава разрушаемых пород и минералов.
В результате физического выветривания происходит механическое разрушение пород и минералов – их дезинтеграция. Образующийся обломочный материал либо остается на месте, либо переносится водными и воздушными потоками. Новых минералов при этом не образуется.
При химическом выветривании происходит химическое разложение минералов, и образуются новые минералы, устойчивые в новых условиях. Следует отметить, что при разложении пород, содержащих силикаты и алюмосиликаты, происходит вынос растворимых продуктов (соли K, Na, Ca, Mg), а труднорастворимые – глинозем и кремнезем (Al2 O3 и Si О2) остаются на месте.
Среди процессов химического разложения минералов главное значение имеет процесс окисления, который осуществляется при наличии свободного кислорода, обычно в присутствии воды. Свободный кислород атмосферы и растворенного в воде воздуха является чрезвычайно активным химическим реагентом. Наиболее интенсивно процессы окисления протекают в отношении элементов, обладающих различной валентностью и поступающих на поверхность Земли (в зону выветривания) в закисной форме. Особенно это касается железа – элемента широко распространенного. Характерным примером окислительного процесса является взаимодействие кислорода и воды с сульфидами:
Пирит FeS2+ nO2+mH2O
FeSO4Fe2(SO4)3Лимонит Fe2O3 . nH2O
В первой стадии получается сульфат закиси железа FeSO4 , который, подвергаясь дальнейшему окислению, переходит в сульфат окиси железа Fe2(SO4)3 . Последний, в свою очередь, является неустойчивым и переходит в водную окись железа – лимонит. Таким образом, из пирита получается наиболее устойчивое в условиях поверхности Земли соединение железа - лимонит.
Процессы окисления протекают во всех железо-магнезиальных минералах.
Химическое выветривание, связанное с окислением, определяется границей распространения свободного кислорода (кислородной поверхностью). Приповерхностный участок земной коры, ограниченный кислородной поверхностью, называется зоной окисления.
Осадочный процесс минералообразования. Разрушенные в результате выветривания массы пород и минералов перемещаются текущими водами. При этом происходит сортировка материала и его отложение. Так образуются механические осадки, имеющие очень широкое распространение (гравий, песок, глина – вся масса обломочных горных пород).
Химическое осаждение минералов происходит как из истинных, так и из коллоидных растворов. В водоемах возникали такие условия, когда растворенные вещества больше не могли находиться в растворе и выпадали на дно водоема. Таково происхождение многих солей (галита, гипса и других); это – химические осадки. Накопление солей происходило в условиях сухого климата при испарении воды. Последовательность осаждения солей определяется их концентрацией, составом и температурой воды. О масштабах этого процесса можно судить по мощности соляных залежей, которая на некоторых месторождениях достигает нескольких сотен метров.
Большую роль в разрушении минералов и пород и в их новообразовании играют живые организмы (главным образом – бактерии). Поэтому можно выделить биохимический процесс минералообразования. Доказано участие организмов в образовании фосфоритов, самородной серы, руд Fe и Ni. Минералы, образовавшиеся при участии организмов, называют биолитами. К биолитам можно отнести и горные породы: известняки, мел, каменный уголь, торф, горючие сланцы и, возможно, нефть.