1. Основные задачи и методы инженерной геологии. Значение инженерной геологии для строительства.

Инженерная геология – наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства горных пород (грунтов) в связи с инженерно-строительной деятельностью человека.

Основные задачи: 1) выбор места наиболее благоприятного в геологическом отношении для строительства данного сооружения. 2) выявление инженерно-геологических условий в целях выбора наиболее рациональных типов и конструкций фундаментов и сооружений, а также технологии производства строительных работ. 3) рекомендация необходимых мероприятий по инженерному улучшению выбранной территории.

Методы: инженерная геология изучает природную геологическую обстановку местности до начала строительства, а также определяет те изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. В наши дни ни одно здание или сооружение не может быть спроектировано без соответствующих инженерно-геологических работ.

2. Строение земной коры и литосферы Земли.

Земная кора – внешняя оболочка. Она слагается горными породами — магматическими, осадочными и метаморфическими. От мантии земную кору отделяет граница Мохоровичича, характеризующаяся резким нарастанием скоростей сейсмических волн.

На континентах к устойчивым областям относятся обширные равнины — платформы.

На основании геофизических данных выделяют два основных типа земной коры: континентальный и океанский.

Континентальный тип. В его строении выделяют три слоя: осадочный, гранитный, базальтовый.

1. Осадочный слой образован в основном осадочными горными породами. Здесь преобладают глины и глинистые сланцы, широко представлены песчаные, карбонатные и вулканогенные породы. В осадочном слое встречаются залежи таких полезных ископаемых, как каменный уголь, газ, нефть.

2. «Гранитный» слой состоит из метаморфических и магматических пород, близких по своим свойствам к граниту. Наиболее распространены здесь гнейсы, граниты, кристаллические сланцы.

3. «Базальтовый» слой образован горными породами, близкими к базальтам. Это метаморфизованные магматические породы, более плотные по сравнению с породами «гранитного» слоя.

Океанская кора. Имеет трехслойное строение, общая мощность в среднем составляет 6 — 7 км.

Верхний слой океанской коры — осадочный. Значительная часть осадочных образований находится в рыхлом состоянии и насыщена водой. Максимальная мощность составляет 1 км.

Второй океанский слой, сложен преимущественно базальтами с прослоями карбонатных и кремнистых пород. Мощность колеблется от 1,5 до 3 км.

Нижний слой не изучен, но предполагается, что он сложен магматическими породами основного состава типа габбро с присутствием ультраосновных пород (сер пентиниты, пироксениты). Мощность колеблется от 3,4 до 5 км.

3. Процессы минералообразования, классификация минералов.

Образование минералов

Минерал - это результат природных физико-химических процессов в земной коре (литосфере). Все виды процессов образования минералов, можно разделить на три основные группы. 1. Эндогенные процессы (глубинные). Связаны с магматической деятельностью, и поэтому протекают в недрах Земли. Внедрившаяся в земную кору магма застывает, образуя горные породы, а выделяемые ей водные и газовые растворы переносят химические вещества, которые откладываются в трещинах, пустотах породы и образуют минералы.  2. Экзогенные процессы (поверхностные). Эти процессы протекают на поверхности литосферы, в гидросфере, иногда в атмосфере. Они связаны с выветриванием горных пород и минералов, вследствие которых, образуются другие породы и минералы, более устойчивые к этой среде. К экзогенному типу, следует отнести биогенные процессы. 3. Метаморфические процессы образования минералов, при течении которых ранее образованные эндогенным или экзогенным способом минералы, изменяют свои физико-химические свойства, образуя совершенно новые минеральные виды. 

Классификация минералов

Основой классификации минералов является их химический состав, а также симметрия их кристаллической решётки. В настоящее время все минералы подразделяют на 9 классов:

1. Самородные элементы

В эту группу входят около 20 минералов, встречающихся в природе в чистом виде, или, по меньшей мере, в свободной форме. Все они делятся на: металлы, полуметаллы и металлоиды.

Основные самородные металлы – это золото, серебро, медь, платина, иридосмин. К полуметаллам относятся сурьма, мышьяк и висмут. К металлоидам – сера и углерод в форме алмаза и графита.

2. Сульфиды (с селенидами, теллуридами, арсенидами, антимонидами и висмутидами)

Сульфиды состоят из серы в соединении с металлом или с металловидным веществом. К ним относятся такие металлические руды, как галенит, халькопирит, киноварь. Обычно сульфиды тяжёлые и хрупкие. Они являются первичными минералами и после вступления в контакт с атмосферой, многие быстро превращаются в оксиды.

3. Галогениды

Галогениды – минералы, образующиеся в результате соединения металлов с галоидными элементами, такими как хлор, бром, фтор, иод. Эти минералы очень мягкие, многие хорошо растворяются в воде. Однако это очень распространённые минералы. Представители этой группы – галит (поваренная соль), флюорит.

4. Оксиды и гидрооксиды

Оксиды – это соединения металлов с кислородом. Они являются наиболее разнообразной по физическим характеристикам группой. Здесь и тусклые земли (боксит) и ювелирные камни (сапфиры, рубины). Твердые первичные оксиды обычно образуются глубоко в земных недрах, более мягкие – ближе к поверхности вследствие контакта с воздухом.

5. Карбонаты (с нитратами и боратами)

Карбонаты – минералы, образующиеся при соединении металлов с карбонатной группой (углерод и кислород). Их отличает мягкость, светлая окраска и во многих случаях прозрачность. Большая часть из них является вторичными минералами. Самым распространённым представителем этого класса является кальцит.

6. Сульфаты (с молибдатами, хроматами и вольфраматами)

Сульфаты – минералы, образующиеся в результате соединения металлов с сульфатной группой (сера и кислород). Они мягкие, прозрачные или просвечивающие, ненасыщенного цвета. Широко распространены: гипс, ангидрит, барит.

7. Фосфаты (с арсенатами и ванадатами)

Фосфаты образуются при соединении металлов с фосфатной группой (фосфор и кислород). Это вторая по количеству группа после силикатов, хотя многие из них встречаются довольно редко. В основном фосфаты являются вторичными минералами, часто имеющие яркий цвет (бирюза).

8. Силикаты

Силикаты – металлы, соединённые с силикатной группой (кремний и кислород), это самые распространённые минералы в природе. Все они делятся на подгруппы в зависимости от своей внутренней структуры. Представители этого класса – кварц, полевые шпаты.

9. Органические соединения

В эту группу входят твёрдые тела, встречающиеся в природе и возникшие благодаря жизни и деятельности живых организмов. Из-за этого их не всегда относят к минералам. В группу входят: янтарь, гагат, жемчуг, вевеллит.

4. Понятия о массивах горных пород и слоистых толщах.

Массив горных пород - участок земной коры, характеризующийся общими условиями образования и определёнными инженерно-геологическими свойствами слагающих его горных пород. Слоем называется однородный, первично обособленный осадок (или горная порода), ограниченный приблизительно параллельными поверхностями. Термин «пласт» применяется для обозначения слоев полезных ископаемых (угля, известняка). Чередование слоев называется слоистостью. Поверхности, ограничивающие слой или пласт: верхняя - кровля слоя, а нижняя — подошва. Расстояние между кровлей и подошвой слоя/пласта составляет его мощность. Различают два вида мощностей: истинную и видимую. Истинной мощностью называется кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой. Любое другое расстояние между кровлей и подошвой называется видимой мощностью. Основные формы слоистости: параллельная, волнистая, косая, линзовая.