Магматические горные породы. - Северо

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
_____________________________________________________________________
Кафедра «Геодезии»
ГЕОЛОГИЯ Часть I
Методические указания
к лабораторным занятиям для студентов специальности
130400-«Горное дело»
Владикавказ 2014 г.
УДК 551(07)
ББК 26.37
М028
Составители: Маковозова Залина Элгуджаевна, Кусова Жанна Георгиевна
Рецензент: проф., д.т.н. Келоев Тазрет Амурханович
Методические указания к лабораторным занятиям по курсу «Геология» для студентов
специальности 130400-«Горное дело»- Владикавказ: "Терек", 2014.- 97 с.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу
"Геология" для студентов специальности 130400-«Горное дело». Курс предназначен для
изучения строения, состава и структурных элементов земной коры, основных геологических процессов, видов полезных ископаемых, условий их залегания, особенностей разведки геолого-промышленную оценку месторождений, происхождения, видов и основ динамики подземных вод, методов прогноза гидрогеологических условий освоения месторождений и способов борьбы с водопритоками в горные выработки; инженерногеологического особенностей массивов горных пород; основных методов качественного и
количественного анализа опасных и вредных антропогенных факторов горного производства. Авторами предусмотрено издание трех частей данного пособия для более полного
освещения самых актуальных вопросов курса «Геология».
Подготовлено кафедрой «Геодезии»
Редактор
Компьютерная верстка
Издательство «Терек» СКГМИ (ГТУ), 2014
Подписано в печать
Формат
Тираж ________ Объем усл.п.л. Заказ №.
Подразделение оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ) 362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
4
Кристаллография
6
Минералогия
10
Петрография
25
Стратиграфия и геохронология
39
Структурная геология
48
Геоморфология
60
Гидрогеология
66
Инженерная геология
73
Приложения
81
ВВЕДЕНИЕ
Геология – комплекс наук о составе, строении, истории развития Земли,
движениях земной коры и размещении в недрах Земли полезных ископаемых. Геология – обширный раздел естествознания, объединяющий множество связанных между собой научных дисциплин. Среди них можно выделить науки, изучающие вещественный состав земной коры, геологические
процессы, их историческую последовательность и так далее. В качестве
наиболее значимых геологических наук можно назвать следующие.
Кристаллография – наука о кристаллической структуре минералов,
формах и свойствах кристаллов, процессах в кристаллической среде, взаимодействиях между кристаллами и окружающим веществом.
Минералогия – наука о минералах, их составе, свойствах и происхождении.
Петрография и литология – науки о горных породах (первая – о кристаллических, вторая – об осадочных), их составе и строении. С этими дисциплинами тесно связаны близкие к ним науки, предметом которых является
происхождение горных пород. Это петрология, которая занимается вопросами происхождения кристаллических горных пород, и седиментология, изучающая закономерности накопления осадков и их преобразования в осадочные горные породы.
Вулканология – наука о деятельности вулканов, продуктах вулканических извержений, формировании вулканических горных пород может рассматриваться, как специфический раздел петрологии.
Стратиграфия изучает пространственные соотношения геологических
тел в земной коре и последовательность их формирования во времени.
Структурная геология изучает формы залегания и взаимоотношения
горных пород в земной коре.
Историческая геология, используя в первую очередь данные стратиграфии, реконструирует последовательность геологических событий.
Палеонтология – наука о развитии органического мира Земли в геологическом прошлом. С исторической геологией и палеонтологией тесно связаны такие дисциплины, как палеогеография (занимается реконструкцией
географических обстановок, существовавших в геологическом прошлом) и
палеоэкология (реконструирует существовавшие ранее экосистемы).
Геоморфология – наука об образовании и развитии форм рельефа. Эта
дисциплина рассматривается, как принадлежащая одновременно к числу и
геологических, и географических наук.
Геохимия - наука о формах нахождения и процессах миграции химических элементов в природе; дисциплина занимает пограничное положение
между геологическими и химическими науками.
Геофизика – изучает широкий круг вопросов, от физики Земли как
планетного тела в целом и её физических полей до физических свойств горных пород и геофизических методов поисков месторождений полезных ископаемых; находится на стыке геологических и физических наук.
Тектоника изучает движения и деформации земной коры, общие закономерности строения и развития земной коры и Земли в целом.
Сейсмология – наука о землетрясениях; занимает место на стыке тектоники и геофизики.
Металлогения (минерагения) рассматривает вопросы генезиса полезных ископаемых и закономерности их распределения в земной коре.
Гидрогеология – наука о подземных водах; находится на стыке геологии с гидрологией.
Инженерная геология – прикладная дисциплина, изучающая свойства
горных пород и грунтов, имеющие значение для строительства и других видов инженерно-технической деятельности человека.
Новым направлением в геологических науках является сравнительная
планетология, которая изучает геологическое строение и геологические процессы на различных планетных телах путем их сравнительного анализа.
Настоящее пособие составлено с целью дать возможность обучающимся заранее ознакомиться с темой и содержанием очередного занятия, а аудиторное время использовать в основном для закрепления знаний на практике.
Материал разбит на небольшие по объему части, каждая из которых в краткой форме изложена в отдельной работе. В тексте приведены рисунки и схемы, которые окажут существенную помощь студентам при подготовке к занятиям.
Исходным материалом служат: наборы кристаллографических моделей
кристаллов, наборы кристаллических решеток, коллекции минералов, коллекции горных пород, геологические карты и разрезы, стратиграфические
колонки, карты различного геологического содержания.
Завершенные лабораторные работы с исправленными замечаниями
преподавателя каждый студент помещает в альбом лабораторных работ по
курсу «Геология» с титульным листом и всеми построениями по каждой лабораторной работе. Альбом студенты сдают преподавателю и получают допуск к промежуточной аттестации.
ЗАНЯТИЕ 1.
Тема: «Кристаллография»
Цель работы: изучение и овладение студентами навыков определения
элементов симметрии и числа простых форм на моделях кристаллов.
Кристаллография – наука о кристаллической структуре минералов,
формах и свойствах кристаллов, процессах в кристаллической среде, взаимодействиях между кристаллами и окружающим веществом. Раздел кристаллографии, посвященный изучению внешней формы кристаллов, называется
геометрической кристаллографией. Кристаллами называются твердые тела,
в которых материальные частицы - атомы, ионы, молекулы - расположены
упорядоченно, по принципу узлов пространственных решеток. В структуре
пространственных решеток выделяются узлы, ряды, плоские сетки и элементарные ячейки. Кристаллической решеткой называется пространственная
решетка с наименьшим для данного минерала расстоянием между частицами.
Кристаллы (идеальные) представляют собой выпуклые многогранники,
ограниченные гранями (часть плоскости - многоугольник), ребрами (линия
пересечения граней) и вершинами (точка пересечения ребер). Наличием кристаллической решетки объясняется правильная форма кристаллов и их важнейшие свойства - плоскогранность и прямореберность. Грани реальных кристаллов параллельны плоским сеткам пространственных решеток, отличающихся большой плотностью материальных частиц (ретикулярная плотность).
Ребра параллельны рядам пространственных решеток, а вершины отвечают
их узлам.
Симметрия и элементы симметрии в кристаллах.
Симметрия - важнейшее свойство кристаллов. Симметричными называются тела, у которых наблюдается закономерная повторяемость в расположении их частей в пространстве. В геометрической кристаллографии рассматривается симметричное расположение граней, ребер, вершин кристаллов. Степень симметричности кристаллов оценивается по наличию элементов симметрии - плоскостей, осей и центра симметрии. Элементы симметрии в кристаллах разных видов могут присутствовать в различных количествах или отсутствовать.
Плоскость симметрии - делит кристалл на две зеркально равные части.
Плоскости симметрии в кристалле могут проходить:
- через ребра;
- перпендикулярно ребрам через их середину;
- перпендикулярно граням через их середины;
- через вершины.
В кристаллах может быть до 9 плоскостей симметрии (кроме 8). Обозначение плоскости симметрии - Р.
Ось симметрии - прямая линия, при вращении вокруг которой кристалл совмещается с первоначальным положением в пространстве. Минимальный угол, на который необходимо повернуть кристалл до совмещения,
называется элементарным углом поворота. Он может быть равен 180, 120,
90, 60. Число совмещений кристалла с первоначальным положением при
повороте на 360 определяет порядок оси симметрии. В соответствии с этим
существуют оси второго, третьего, четвертого и шестого порядков.
Оси симметрии могут проходить:
- перпендикулярно граням через их середины;
- перпендикулярно ребрам через их середины;
- через вершины.
Количество осей симметрии в кристаллах может быть:
- второго порядка - 1, 2, 3, 4, 6;
- третьего порядка - 1, 4;
- четвертого порядка - 1, 3;
- шестого порядка - 1
Обозначаются оси симметрии соответственно: L2, L3, L4, L6.
Центр симметрии (инверсии) - точка, равноудаленная от соответствующих противоположных граней, ребер и вершин кристалла. Центр симметрии совпадает с центром тяжести кристалла. Практически наличие центра
симметрии определяется следующим образом: если каждой грани кристалла
соответствует равная, противоположная и параллельная грань, центр симметрии есть. Если хотя бы для одной грани нет равной, противоположной и
параллельной - центра симметрии нет. Центр симметрии может быть только
один. Обозначается центр симметрии - С.
Стереографические проекции кристаллов. Символы граней.
Изображение кристалла в виде рисунка часто нецелесообразно, поскольку в процессе роста кристаллов могут существенно меняться размеры и
форма граней, постоянными остаются только углы между гранями, что отражает важнейшее свойство кристаллов.
Закон постоянства углов: Углы между соответственными гранями и
ребрами кристаллов данного вещества постоянны.
Закон постоянства углов позволяет изображать кристаллы на плоскости
в виде проекций, сведя все многообразие форм к совокупности углов между
гранями или углов между нормалями к граням. Наиболее часто применяются
стереографические проекции.
Проекции граней. Теоретически построение стереографической проекции граней кристалла выполняется следующим образом:
1. Из центра симметрии или центра тяжести кристалла описывается
сфера произвольного радиуса.
2. Из центра сферы на грани (A, B, C, D, E, K) или их продолжения восстанавливают перпендикуляры (нормали) и продолжают их до пересечения
со сферой. Точки пересечения (a’, b’, c’, d’, e’, k’) называются полюсами граней.
3. Через центр сферы проводится горизонтальная плоскость, которая
является плоскостью проекции; ее часть, ограниченная сферой, называется
кругом проекции.
4. Полюса граней соединяются прямыми линиями с южным S (a’, b’, e’,
k’) или северным N (c’, d’) полюсами сферы.
5. Точки пересечения этих линий с кругом проекции (a, b, c, d, e, k) являются проекциями соответствующих (A, B, C, D, E, K) граней кристалла.
Проекции граней, полюса которых расположены в верхней (северной)
полусфере (включая попадающие на экватор), обозначаются кружочком.
Проекции граней, полюса которых расположены в нижней (южной) полусфере, обозначаются крестиком.
Практически проектируя кристалл, мысленно описываем вокруг него
сферу. Горизонтальная плоскость проекции проходит через центр симметрии, а в случае его отсутствия через центр тяжести. Чертим круг проекций.
Далее определяем положение проекций граней, исходя из следующих правил:
- проекции горизонтальных граней всегда находятся в центре круга
проекций.
- проекции вертикальных граней всегда находятся на окружности круга
проекций.
- проекции наклонных граней находятся внутри круга проекций на
направлении перпендикуляра, восстановленного из центра сферы к плоскости грани. Положение проекций наклонны.
Проекции осей симметрии. Для обозначения осей симметрии используются следующие условные значки L2 -
; L3 -
; L4 -
; L6 -
.
Теоретически для нахождения проекции оси симметрии, ее продолжают в обе стороны до пересечения со сферой в двух точках. Затем эти точки
соединяют с южным и северным полюсами сферы. При этом на плоскости
проекции получают точки, которые и будут являться проекцией оси.
Практически, определяя проекции осей, надо учитывать следующие
правила:
- проекция вертикальных осей располагается в центре круга проекций;
- проекция горизонтальных осей изображается на круге проекций в
двух диаметрально противоположных точках;
- проекция наклонных осей располагается внутри круга проекций, аналогично проекции наклонных граней. Обозначается проекция только верхнего конца оси.
Кристалл золота имеет такие элементы симметрии 3L4, 4L3, 6L2, 9Р, С –
рис.1. Одна из осей четвертого порядка (L4) в кристалле вертикальна и ее
проекция располагается в центре круга проекции; две другие L4 - горизонтальны, их проекции - на окружности. Оси симметрии третьего порядка (L3)
наклонные и поэтому их проекции располагаются посередине между центром и окружностью. Две из осей второго порядка - горизонтальны, а четыре
- наклонные. Они проектируются аналогично осям L4 и L3.
Рис. 1. Полная стереографическая проекция кристалла золота
Проекции плоскостей симметрии обозначаются двойной линией. Если
продолжить плоскость симметрии до пересечения со сферой, то получим
окружность. Проектируя каждую точку этой окружности аналогично полюсам граней, получим проекцию плоскости симметрии. Для наклонных и вертикальных плоскостей симметрии принято изображать проекции точек только верхней полуокружности.
Проектируя плоскости симметрии надо учитывать следующие правила:
- проекции вертикальных плоскостей представляют собой прямые линии и совпадают с диаметрами круга проекции;
- проекция горизонтальной плоскости совпадает с окружностью круга
проекции;
- проекции наклонных плоскостей представляют собой дуги, опирающиеся на концы диаметра круга проекции. Проектируя плоскости симметрии
(особенно наклонные), необходимо обратить внимание на то, какие элементы
симметрии данного кристалла они включают, через какие грани они проходят.
Сингония кристаллов. Сингонии и виды симметрии низшей категории.
Кристаллы характеризуются упорядоченным расположением частиц,
соответствующим кристаллической решетке, от строения которой зависят
многие их свойства, в том числе внешняя форма и симметрия. Тип кристаллической решетки определяется формой ее элементарной ячейки. Совокуп-
ность кристаллов со сходной формой элементарной ячейки, а следовательно,
и сходными элементами симметрии образуют сингонию (греч. - сходноугольность).
Форма ячейки определяется величинами ее ребер (a, b, c) и углов между ними (, , ). По соотношению между этими величинами можно выделить семь главных (всего их 14) типов элементарных ячеек, которые соответствует семи сингония: кубической, тетрагональной, гексагональной, тригональной, ромбической, моноклинной и триклинной.
Сингонии объединяются в категории: высшую (кубическая), среднюю
(гексагональная, тетрагональная, тригональная) и низшую (ромбическая, моноклинная, триклинная). В каждой сингонии выделяются классы - совокупности кристаллов с одинаковыми элементами симметрии.
Кристаллы могут состоять из граней одного вида, формы и размера,
либо из граней нескольких видов. В первом случае кристалл представляет
собой простую форму, во втором - сложную, которая представляет собой
комбинацию стольких простых форм, из скольких видов граней она состоит.
Каждая простая форма имеет свое название в зависимости от вида, числа и
взаимного расположения ее граней. Сложные формы названия не имеют и
при их характеристике необходимо указывать, из скольких и каких простых
форм они состоят. Форма граней в комбинации может быть существенно
иной, чем в соответствующих простых формах. Для того чтобы определить, к
какой простой форме относятся грани данного вида, необходимо мысленно
продолжить их до взаимного пересечения или сравнить их проекцию с известными проекциями простых форм.
Порядок работы. Используя модели кристаллов минералов, модели
пространственных решеток кристаллов минералов преподаватель формулирует основные понятия кристаллографии и совместно со студентами определяет элементы ограничения и симметрии кристаллов. Их символы записываются в рабочую тетрадь. На примере 2-3 моделей кристаллов проверяется ко-
личественная зависимость между элементами ограничения кристаллов. Для
этих же кристаллов составляется кристаллографическая формула, зарисовывается проекция и определяется категория и сингония.
Затем каждый студент получает модели кристаллов, относящиеся ко
всем категориям симметрии. Для каждой модели студент определяет обнаруженные элементы симметрии и записывает в специальную таблицу (таблица 1) в рабочей тетради кристаллографическую формулу симметрии. В соответствии с правилами устанавливает, что найденная формула соответствует
одному из видов симметрии (Приложения 1-3), определяет сингонию и категорию симметрии.
Обработка результатов. Отчет по проделанному лабораторному занятию включает в себя:
- названия и символы элементов ограничения и симметрии кристаллов;
- два-три примера проверки количественной зависимости между элементами ограничения кристаллов, кристаллографических формул и категорий сингоний, составленных под руководством преподавателя;
- заполненная таблица 1.
Таблица 1.
Результаты определения сингонии и категории кристалла по элементам
симметрии
№ модели
1.
2.
3.
Кристаллографическая формула
Сингония кристалла
Категория кристалла
Контрольные вопросы:
Что такое кристалл
Элементы симметрии кристалла: определение и характеристика
Сингонии и категории кристаллов
Закон постоянства углов
Построение стереографической проекции кристалла
Список рекомендуемой литературы:
1. Егоров-Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия: Учеб.
для вузов. – 2-е изд.. - М..: КДУ., 2010. – 587 с.
2. Розин К.М. Практическая кристаллография: Учеб.пособие для вузов.
-.: МИСИС, 2005. – 486 с.
3. Шафрановский И.И. Краткий курс кристаллографии: Учеб. для вузов. – М.: Высш.шк., 1984. – 120 с.
ЗАНЯТИЕ 2.
Тема: «Минералогия»
Цель работы: изучение и овладение студентами навыков определения
минералов и их диагностических свойств с использованием эталонной и рабочей коллекции минералов.
Минералы - относительно конкретные и достаточно устойчивые химические соединения и самородные элементы, характеризующиеся строго постоянным внутренним строением. Обычно к минералам относят природные образования, возникшие в результате физико-химических процессов в недрах и
на поверхности земной коры. На сегодня известно до 4000 минералов. Деление на основе химической конституции отражает многие свойства минералов, позволяющие их диагностировать. В определителе приведены основные
свойства наиболее типичных представителей самородных элементов, сульфидов, сульфатов, галлоидов, фторидов, фосфатов, карбонатов, окислов и силикатов.
Облик минералов и минеральных скоплений.
Природные минеральные формы (скопления). Природные скопления минеральных зерен, или кристаллов, принято называть минеральными агрегатами. Они могут быть моно- и полиминеральными, т.е. состоять из одного
или нескольких минералов. Форма минеральных агрегатов зависит от их состава и условий формирования.
Группа кристаллов, наросших на общем основании, образует друзу. Друза с ориентированными в одном направлении мелкими сросшимися кристаллами называется щеткой. Эти формы образуются при кристаллизации минералов в пустотах горных пород (кварц, кальцит, гипс). Тот же генезис имеют
секреции - минеральные образования, частично или полностью выполняющие полости и растущие от периферии к центру. Секреции могут образовывать как аморфные (халцедон), так и кристаллические (кварц, кальцит) минералы. Крупные секреции именуют жеодами, мелкие - миндалинами.
Желваковые образования, возникшие в рыхлых осадочных образованиях
на дне древних и современных водоемов как результат стяжения минерального вещества вокруг инородных центров кристаллизации, именуются конкрециями. Конкреции растут от центра к периферии, по строению могут быть
радиально-лучистыми и концентрическими. Их формы и размеры весьма
различны. Мельчайшими конкрециями являются оолиты (кальцит, арагонит,
фосфорит, кремень, сидерит, железо-марганцевые конкреции (жмк) дна современного океана).
В пустотах, в том числе и в пещерах, широко распространены натечные
формы. Они могут иметь самый различный размер и состав (кальцит, малахит, глинистые минералы, лед и т.д.). Это прежде всего сталактиты, сталагмиты и сталагнаты, почковидные и гроздевидные образования пещер.
При быстрой кристаллизации в мелких трещинах и глине солей, выпадающих из подземных вод, образуются тонкие ветвистые древовидные образования - дендриты. Наиболее часто обнаруживаются дендриты самородной
меди, железистых и марганцевых соединений и т.п.
Минеральные агрегаты неупорядоченных зерен и кристаллов делят на
крупно- (более 3 мм), средне- (1-3 мм) и мелкозернистые (менее 1 мм). Облик
их может быть не только зернистый (кристаллический), но и пластинчатый,
листоватый, шестоватый, полосчатый, волокнистый, оолитовый и т.д. Именно характер минеральных агрегатов определяет структурно-текстурные признаки горных пород. Агрегаты неразличимых под лупой зерен именуют
скрытокристаллическими; мягкие, пачкающие руки, напоминающие рыхлые
почвы - землистыми (каолин, боксит, лимонит и т.д.).
Ложные формы, не соответствующие истинному габитусу слагающего
их вещества, называются псевдоморфозами. В соответствии с генезисом различают псевдоморфозы превращения, или метаморфозы, как, например, образование лимонита по пириту; вытеснения (халцедона, кремня по кальциту),
выполнения (опала, лимонита по дереву).
Главные диагностические свойства минералов.
Физические свойства минералов определяют набор его основных признаков, к которым следует относить: твердость, плотность, спайность, излом,
цвет, черту, блеск.
Твердость, или сопротивление разрушению при диагностике определяют царапанием одного минерала другим. Таким способом выясняют, какой
минерал тверже, т.е. определяют относительную твердость. Определения
производятся по 10-балльной шкале Ф.Мооса, состоящей из 10 минералов, в
которой каждый последующий минерал на балл тверже предыдущего и поэтому царапает его. Ниже приведена шкала Ф. Мооса с некоторыми практическими рекомендациями.
1. Тальк (скоблится ногтем).
2. Гипс (царапается ногтем).
3. Кальцит (скоблится ножом).
4. Флюорит (легко царапается ножом).
5. Апатит (трудно царапается ножом).
6. Ортоклаз (трудно царапется стеклом).
7. Кварц,
8. Топаз,
(не царапаются стеклом,
9. Корунд,
оставляют царапину на
10. Алмаз
ноже и стекле).
При определении твердости не следует путать царапину с чертой. С черты пыль породы бесследно стирается пальцем. Надо помнить, что анизо-
тропные минералы имеют разную твердость по различным направлениям, а
скрытокристаллические, пористые и порошковатые массы всегда мягче кристаллов с хорошей огранкой (охра гематита - 1, кристалл гематита - 6).
Плотность (удельный вес) - всегда отражает химический состав и структуру минерала. Ее определяют приблизительно, “взвешивая” минерал на ладони. Обычно выделяют три весовые категории: легкие (до 3 г/см 3), средние
(3-4 г/см3) и тяжелые (более 4 г/см3) минералы. При удельном весе более 10
г/см говорят об очень тяжелых минералах. К ним относят самородные золото, серебро, платину, ртуть. Самый тяжелый минерал, известный на Земле, осмистый иридий, имеющий плотность 23 г/см3. Большая часть минералов,
слагающих земную кору, - это легкие и средние минералы.
Спайность - это способность минералов раскалываться (расщепляться)
по параллельным ровным блестящим поверхностям, именуемым плоскостям
спайности. Спайность - свойство исключительно кристаллических минералов. Плоскость спайности соответствует грани кристалла. Выделяют следующие виды спайности:
- весьма совершенная - минерал легко расщепляется на листочки, пластинки (слюды, тальк, пластинчатый гипс);
- совершенная - при ударе молотком образуются обломки, ограниченные
плоскостями спайности (кальцит, галит);
- средняя - обломки ограничены как плоскими, так и неровными границами (ортоклаз, авгит);
- несовершенная - плоскости спайности обнаруживаются редко (апатит,
оливин);
- весьма несовершенная - плоскости спайности практически отсутствуют
(кварц, пирит, магнетит).
Излом - поверхности раскола, ориентированные вопреки спайности. Различают раковистый (халцедон, кремень, кварц), занозистый (селенит, асбест),
зернистый (горные породы), землистый (боксит, лимонит, ступенчатый (ортоклаз, галенит) и др. поверхности излома.
Цвет нельзя считать основным диагностическим признаком минералов,
ибо он переменчив и зависит от многих факторов. Это и структурные особенности, и присутствие красителей (хромофоров), механических примесей,
трещин и пустот. Цвет контролируется и такими параметрами среды, как
температура, влажность и т.д. Восприятие цвета глазами также не однозначно. Однако ряд минералов имеет постоянную окраску. Например, галенит
всегда серый, киноварь - красная, малахит - зеленый, лазурит - синий и т.д.
Примеси же, обусловливающие различия в окраске и оттенки, очень часто
дают информацию о химическом составе. Например, в группе гранатов магниево-алюминиевый пироп - темно-красный, кальциево-алюминиевый гроссуляр - светло-зеленый, кальциево-железистый андрадит - буровато-зеленый
и т.д. Описывая цвет минерала, следует охарактеризовать основной цвет, его
глубину и оттенок. Например: темно-серый с голубоватым оттенком (для молибденита). В минералогии зачастую используют нестандартные характеристики цвета типа: “кошенильно красный”, “фисташковый”, “латунножелтый”, “соломенно-желтый” и т.д.
Черта (цвет черты) - это след, который остается на неглазурованной
фарфоровой пластинке (бисквите), если чертить по ней минералом. В ряде
случаев он совпадает с цветом минерала в куске (киноварь, магнетит, малахит и т.д.). Но многие минералы характеризуются резкими отличиями в цвете
черты и куска (пирит, гематит). Черта - более постоянный, нежели цвет в
куске, диагностический признак. Цвет и черту следует определять в свежем
изломе.
Блеск отражает как внутреннее строение, так и характер отражающей
поверхности минерала. Легко различаются минералы с металлическим блеском. Минералы с металлическим и металловидным блеском чаще всего имеют черную или очень темную черту (магнетит, галенит, графит); минералы с
белой и цветной чертой обычно обладают неметаллическим блеском (гипс,
сера, киноварь). В группе минералов с металлическим блеском исключение
представляют: самородное золото, медь, серебро, платина, халькопирит и
блеклые руды. Имея металлический блеск, они дают цветную черту: золото зеленоватую, серебро - серебряно-белую, медь - медно-красную, халькопирит
- зеленоватую, блеклые руды - темно-бурую. Неметаллический блеск разделяют на: полиметаллический (минерал имеет блеск металла, но черта и порошок у него цветные), алмазный, стеклянный, жирный, шелковистый, перламутровый, матовый и т.д.
Дополнительные диагностические свойства минералов.
Свойства, присущие конкретным минералам или отдельным минеральным группам, принято относить к дополнительным. Очень часто только одно
какое-то индивидуальное свойство позволяет однозначно диагностировать
минерал (галит - соленый, арсенопирит - при ударе издает запах чеснока, сера - легко загорается от спички, горит синим пламенем, издавая удушливый
запах сернистого газа, который выделяется при горении). Дополнительные
свойства весьма разнообразны, поэтому рассмотрим только некоторые из
них, помогающие визуальной диагностике.
Магнитность свойственна минералам, содержащим железо, кобальт и
никель. Степень магнитности минерала может быть различной. Значительные массы сильно магнитных минералов (магнитного железняка) притягивают стрелку компаса, сильный магнит. Но чтобы зафиксировать более слабые
проявления магнитных свойств, надо к порошковому препарату (который получают, измельчая минерал или содержащую его породу ударом молотка)
прикоснуться намагниченным лезвием перочинного ножа или магнитной
подковкой. Этим способом можно извлечь магнитные минералы из смеси.
Электрические свойства ряда минералов легко возбуждаются, если их
натереть шерстью или кожей. Наэлектризованные таким образом, они притягивают маленькие кусочки бумаги (сера, янтарь). Кварц, турмалин электризуются при нагревании, причем один конец кристалла заряжается положительно, второй - отрицательно. При охлаждении знаки меняются.
Люминесценция - свойство минералов светиться под воздействием
внешних агентов: при нагревании, царапании, разламывании, освещении и
т.д. Различают следующие виды свечения.
- Флюоресценция (или собственно люминесценция) есть свечение в момент воздействия. Цвет свечения одного и того же минерала может меняться
и по окраске, и по силе свечения, что зависит от многих причин. Например,
алмаз в катодных лучах светится ярким голубым, реже - красным.
- Фосфоресценция - свечение после воздействия. Некоторые разности
светятся в темноте, если этому предшествовало облучение солнечным светом. Так же ведет себя флюорит. После нагревания светится апатит, флюорит, барит и др.
- Термолюминесценция - свечение при нагревании. Некоторые разности
окрашенных флюоритов начинают светиться уже при 60С, но при достаточно высоких температурах свечение исчезает.
- Триболюминесценция - свечение при механическом воздействии (царапании, разламывании), ее обнаруживают сфалерит, мусковий и др.
Горючесть и запах. Самородная сера, ряд сернистых минералов, каустобиолиты загораются, издавая характерные запахи. Запахи могут ощущаться
при выбивании искр, разбивании и стирании: кремень, мышьяковистые минералы, сера, флюорит и др. При смачивании водой каолин издает “запах
печки”. Многие каустобиолиты пахнут сами по себе (асфальт, озокерит,
нефть).
Запахи ряда минералов являются следствием захвата пахучих веществ
при формировании, т.е. запах может быть генетическим признаком, отражающим особые условия формирования минерала (пахучие известняки, халцедоны, флюориты, кварцы).
Вкус ощущается только у растворимых в воде минералов. Например: галит - соленый, сильвин - горьковато-соленый, эпсомит - горький, квасцы кислые, вяжущие.
Гигроскопичность - это способность увлажняться, поглощая влагу из
воздуха. При этом легкорастворимые минералы расплываются (галит, карналит), нерастворимые липнут к языку, влажным губам (каолин, кремнезем в
виде опоки, трепела, гейзерита).
Упругость - способность изменять форму при внешнем воздействии, но
обретать ее после устранения нагрузки (слюды).
Хрупкость - способность крошиться под давлением. Например, блеклые
руды крошатся при резании ножом.
Ковкость - приобретение пластичности при разогреве в результате механического воздействия. Ковких минералов немного. Это прежде всего самородное золото, платина, серебро.
Прозрачность - способность пропускать свет в тонких пластинах. По
степени прозрачности выделяют минералы:
- прозрачные (через них ясно видны предметы: горный хрусталь, гипс,
мусковит);
- полупрозрачные (через них видны лишь очертания предметов: халцедон, опал);
- просвечивающие (пропускают свет в очень тонких пластинах, но предметы через них различить нельзя: полевые шпаты);
- непрозрачные (совсем не пропускают свет: пирит, магнетит).
Реакция с соляной кислотой. Минералы класса карбонатов легко распознаются по взаимодействию с 10 - процентной кислотой. Кальцит (и арагонит) бурно вскипают в капле холодной кислоты. Доломит вскипает в кислоте
только в порошке.
Двулучепреломление - это свойство, обусловленное ассиметрией кристалла, наиболее хорошо выражено у исландского шпата (прозрачного кальцита). Изображение, рассматриваемое через кристалл, двоится.
Радиоактивность - явление, открытое в 1886 г. А. Бекерелем, объясняет
непрерывное превращение атомов, сопровождаемое большим расходом энергии. Конечные продукты превращений - устойчивые изотопы свинца. Радио-
активность устанавливается по ионизации воздуха с помощью счетчиков
Гейера-Мюллера, являющихся основой радиометров. Урансодержащие минералы - такие, как урановая слюдка, урановая смолка - оказывают воздействие на фотопленку. При подозрении на наличие урансодержащих минералов образец кладут в темный ящик на эмульсионный слой пленки. Через некоторое время пленку проявляют. Светлые участки будут соответствовать
местоположению урановых минералов.
Классификация минералов.
Каждый минерал характеризуется определенным химическим составом
(табл. 2). Химический состав кристаллических минералов выражается кристалло-химической формулой, показывающей количественное соотношение
элементов и характер их взаимной связи в пространственной решетке:
Каолинит –
Al2[Si4O10](OH)8
Агвит –
Ca(Mg, Ge, Al)x[(Si, Al)2O6]
Химическая формула аморфных минералов отражает только количественное соотношение элементов.
В состав многих минералов экзогенного происхождения входит вода.
Молекулярная вода не участвует в строении пространственной решетки и ее
удаление лишь обезвоживает минерал: при нагреве гипса CaSO4 ∙ 2H2O остается ангидрит CaSO4. Химически связанная вода (ОН) входит в пространственную решетку и ее удаление приводит к разрушению минералов.
Таблица 2.
Классификация минералов по химическому составу
№ Класс
2
Самородные
элементы
Силикаты
3
4
5
6
Карбонаты
Оксиды
Гидроксиды
Сульфиды
1
Типичные минералы
Золото Аu, серебро Ag, платина Pt, сера S, графит С, алмаз С, медь Cu,
мышьяк As
Слюды: мусковит KAl2[AlSi3O10], биотит K(Mg,Fe)3[Si3Al10](OH)2;
ортоклаз К[А1Si3О8]
Кальцит СаСО3, магнезит MgCO3, доломит СаМg(СОз)2
Кварц SiO2, магнетит Fe3O4, корунд А12О3, пироллюзит МnО2
Опал SiO2∙nH2O, лимонит 2Fe2O3∙3H2O, боксит А12О3∙nН2О
Пирит FeS2, халькопирит CuFeS2, галенит PbS, киноварь HgS
7
8
9
10
Сульфаты
Галогениды
Фосфаты
Вольфраматы
Гипс CaSO4∙2H2O, мираболит NaSО4∙10Н2О
Галит NaCl, сильвин КС1, флюорит CaF
Апатит Ca5(PO4)3F, фосфорит Са3(РО4)2
Вольфрамит (Fe,Mn)WO4
Самородные элементы – минералы, находящиеся в природе в свободном состоянии, составляют менее 0,1 % массы земной коры.
Силикаты – самые распространенные в природе минералы, включают
более 800 минералов, являющихся основной составной частью магматических и метаморфических горных пород. На их долю приходится 80 % массы
земной коры.
Карбонаты – соли угольной кислоты. К ним относятся более 80 минералов, составляют 1,7 % массы земной коры, в воде теряют механическую
прочность, слабо растворяются, в кислотах разрушаются.
Оксиды и гидроксиды – объединяют примерно 200 минералов, на долю
которых приходится 17 % массы земной коры – являются породообразующими минералами. Выделяют две группы:
1) оксиды и гидроксиды кремния – самый распространенный кварц –
SiO2 составляет 12 % от массы земной коры. (SiO2 – горный хрусталь, аметист, дымчатый кварц, халцедон, агат, кремень и др.);
2) оксиды металлов (Fe, Mn, Al и др.).
Сульфиды – соли сероводородной кислоты, составляют 0,15 % массы
земной коры (> 200 минералов), разрушаются под действием выветривания,
имеют большое практическое значение как важнейшие руды: свинец – PbS
(галенит), цинк – ZnS (сфалерит), ртуть – HgS (киноварь), медь – CuFeS2
(халькопирит), молибден – MoS2 (молибденит).
Сульфаты – соли серной кислоты, объединяют около 260 минералов,
однако составляют лишь 0,1 % массы земной коры. Происхождение связано с
водными растворами. Характеризуются светлой окраской и небольшой твердостью, хорошо растворяются в воде.
Галогениды – соли галоидоводородных кислот (НСl, HF) – 100 минералов, образуются при осаждении из растворов.
Фосфаты и вольфраматы – встречаются очень редко, составляют < 0,1
% массы земной коры, имеют важное значение как сырье при производстве
удобрений.
Порядок работы. Исходным материалом служат учебные коллекции
минералов. Лабораторные работы рассчитаны на использование минералогических коллекций двух видов – эталонных и рабочих. В эталонных коллекциях каждый образец сопровождается специальной этикеткой, содержащей
сведения о названии, химическом составе, парагене-зисе и геологических
условиях образования минералов. В рабочих коллекциях образцы минералов
представлены без описания. Образцы из рабочих коллекций предназначены
для практических испытаний. При определении физических и химических
свойств минералов от них можно откалывать небольшие кусочки и испытывать соляной кислотой и т. д: наборы шкалы твердости Мооса, «фарфоровый
бисквит» — неглазурованные керамические изделия, магнит, минералогическая лупа, геологический молоток, пинцет, пузырёк объемом около 25 мл с
10% раствором соляной кислотой (надежно закрытый), предметное стеклышко для определения твердости пород. Проведение занятия осуществление в
два этапа: под руководством преподавателя и самостоятельно. На первом
этапе преподаватель
- с помощью эталонных коллекций минералов знакомит студентов со
свойствами минералов: блеск, твердость, окраска, цвет, цвет минерала в порошке или цвет черты, прозрачность, спайность, излом, плотность вкус, запах, магнитность, двойное лучепреломление, реакция с соляной кислотой;
- с помощью рабочей коллекции минералов и определителю минералов
совместно со студентами производит диагностику 2-3 минералов. Поочередно для каждого минерала определяются диагностические признаки и записываются в таблицу 2.
Обработка результатов. Отчет по проделанной работе представлен
заполненной таблицей 2, в которой должны быть зафиксированы результаты
непосредственно диагностики минералов, выполненные студентом на лабораторном занятии.
Таблица 3.
Определитель минералов
№
п/п
Минерал,
формула
Разновидности (Р.)
Сингония (С.)
Формы
нахождения в
природе (Ф.)
Твердость,
балл
плотность,
г/см3
Спайность
(Сп.)
Излом
(Изл.)
Цвет (Ц.)
Черта (Ч.)
Блеск (Б.)
1
1.
2.
3.
2
3
4
5
6
ДополниГенезис (Г.)
тельные Спутники (Спут.)
свойства Применение (Пр.)
Прочие сведения
7
8
Контрольные вопросы:
Что такое минерал
Химическая классификация минералов: принцип и деление
Основные свойства минералов
Дополнительные свойства минералов
Шкала Мооса
Список рекомендуемой литературы:
1. Булах А. Г. Минералогия: учебник. - Москва: Академия, 2011. - 278 с.
2. Музафаров В.Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей.
М.: Недра, 1979. 327 с., ил.
3. Практическое руководство по общей геологии: учеб. пособие для студ. вузов / А.И. Гущин, М.А. Романовская, А.Н. Стафеев, В.Г. Талицкий. Под ред.
Н.В. Короновского. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007.
160 с.
ЗАНЯТИЕ 3.
Тема: «Петрография»
Цель работы: изучение и овладение студентами навыков определения
горных пород и их ассоциаций с использованием эталонной и рабочей коллекции горных пород.
Горные породы представляют собой сочетание (агрегат) минералов
естественного (природного) происхождения. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава, структуры, а иногда и условий залегания в земной коре. Породы состоящие из одного минерала, называются мономинеральными (кварцит – из кварца SiO2, гипс – из одноименного минерала CaSO4 2H2O). Породы, в состав которых входит несколько минералов, называются полиминеральными (гранит – кварц, полевые
шпаты, слюды).
Горные породы не имеют химических формул. Их состав оценивается
валовым химическим анализом, например химический состав базальта: SiO2
– 49–52 %, Аl2О3 – 10–14 %, Fe2O3 – 4–14 %, СаО – 8–10 % и т. д.
Сейчас в земной коре установлено около 1000 горных пород.
Классификация горных пород.
По условиям образования (генезису) горные породы делятся на три типа (рис.2):
1) магматические,
2) осадочные,
3) метаморфические.
Магматические горные породы.
Магматическими горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в
недрах Земли или на ее поверхности. Магма (или лава) – это сложный силикатный расплав следующего состава: O2 – 46,7 %, Si – 27,7 %, Al – 8,1%, Fe
– 5,1 %, Ca – 3,6 %, Mg – 2,1 %, Na – 2,7 %, K – 2,6 %, другие элементы
обычно не превышают в среднем 1,4 %. Температура магмы различна, но
обычно 1000–1300 °С. В зависимости от условий, в которых происходит
охлаждение и застывание (потеря подвижности) магмы, горные породы делят
на интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся).
При застывании магма на значительной глубине охлаждалась медленно, при этом происходила кристаллизация вещества с образованием крупно-
кристаллических интрузивных горных пород (гранит, сиенит, габбро, лабрадор, дунит).
Выветривание
Осадочные г.п.
Метаморфизм
Метаморфические г.п.
Диагенез
Выветривание
Рыхлые
Магма
осадки
Метаморфизм
Магматические г.п.
Выветривание и
перенос
Рис. 2. Схема формирования горных пород
Эффузивные горные породы образовались из магмы, излившейся на
поверхность земли, при этом магма остывала быстро с образованием мелкокристаллических пород (базальт, липарит, андезит). В составе магматических
пород основное место занимают полевые шпаты, амфиболы, пироксены,
кварц и слюды. В наиболее древних породах могут присутствовать вторичные минералы (карбонаты, глинистые), которые возникают в процессе выветривания из первичных минералов.
Свойства пород зависят от особенностей их внутреннего строения и
сложения в массиве.
Структура – особенности внутреннего строения породы, обусловленные формой, размерами, количественным соотношением ее составных частей
– минералов. В магматических породах различают следующие структуры:
1) полнокристаллическую (зернистую) – состоит из кристаллических
зерен, типична для глубинных пород (гранит);
2) полукристаллическую (порфировую) – совместное нахождение кристаллов и аморфного стекла (базальт);
3) стекловатую (аморфную) – преобладают нераскристаллизованные
массы, типичные для излившихся пород (обсидиан – вулканическое стекло).
Среди кристаллических структур выделяют:
–крупнозернистые, с размером зерен более 5 мм;
–среднезернистые, с размером зерен от 2 до 5 мм;
–мелкозернистые, с размером зерен менее 2 мм.
В случае, если порода состоит из очень мелких зерен, не различимых
невооруженным глазом, ее структура называется афанитовой или скрытокристаллической.
Текстура (сложение) характеризует пространственное расположение
частей породы в ее объеме «рисунок» породы. Для магматических пород характерны следующие текстуры:
1) массивная – равномерное, плотное расположение минералов;
2) полосчатая – чередование в породе участков различного минерального состава или различной структуры;
3) шлаковая – порода, содержащая видимые глазом пустоты.
Отдельности. При остывании магмы в связи с изменением объема в
породах возникают тончайшие трещины, которые разбивают массив на отдельные участки (формы). В зависимости от системы расположения трещин
возникают отдельности: столбчатая (базальт), глыбовая (гранит), шаровая
(диабаз) и др.
Формы залегания глубинных (интрузивных) горных пород:
 батолит – огромные массивы неправильной формы, площадью до нескольких сотен квадратных километров, залегающие глубоко от земной поверхности (рис. 3);
 шток – ответвление от батолитов, очень напоминает батолит, но гораздо
меньших размеров: площадь менее 200 км2;
 лакколит – образуется на средних глубинах, имеет определенную форму
– грибообразную или караваеобразную. Образуется при внедрении магмы
между слоями осадочных толщ, характеризуется относительно небольшой
протяженностью, но большой мощностью (раздув);
 силл, или интрузивная залежь, – образуется на небольших глубинах,
представляет собой магматическую жилу, залегающую среди осадочных
толщ. В отличие от лакколита, силл имеет небольшую мощность (30–45 м),
но значительную протяженность (до 150 км). Силы могут иметь многоярусное расположение;
 дайка (жила) – образуется на небольшой глубине, при заполнении магмой вертикальных или наклонных трещин в земной коре. Дайка отличается
от сила тем, что залегает среди осадочных пород несогласно, она их рассекает. Длина даек достигает сотен километров, мощность – от нескольких сантиметров, до нескольких десятков или сотен метров, чаще 1–3 м.
Для излившихся (эффузивных) горных пород характерными являются:

купола – сводообразные формы;

лавовые покровы, образовавшиеся в результате растекания магмы на
поверхности Земли;
3
4
1
2
8
8
7
6
5

Рис. 3. Основные формы залегания магматических пород:
1 – дайка (жила), 2 – силл, 3 – покров, 4 – поток, 5 – батолит, 6 – шток,
7 – лакколит, 8 – толща осадочных пород
потоки – вытянутые формы, возникшие в результате излияния магмы
из вулканов.
Классификация магматических пород, кроме деления их на глубинные
и излившиеся, основана также на содержании в них кремнезема в пересчете
на SiO2. Разделение магматических пород по содержанию кремнезема имеет
практическое значение: с уменьшением содержания SiO2 в глубинных породах возрастает плотность (от 2,7 г/см3 – для кислых до 3,3 г/см3 – у ультраосновных), понижается температура плавления, породы лучше поддаются полировке, окраска их становится темнее.
По содержанию кремнезема магматические породы подразделяются на:

кислые – являются наиболее распространенными среди магмати-
ческих пород, характеризуются высоким содержанием кремнезема (от 65
до 75 %), незначительным содержанием цветных силикатов и светлой окраской. Для них характерно присутствие минерала кварца и значительное количество ортоклаза, иногда плагиоклаза, биотита, реже роговой обманки и авгита.
Типичный представитель глубинных пород – гранит, его излившиеся
аналоги – кварцевые порфиры, липариты, вулканические стекла;

средние (содержание SiO2 от 52 до 65 %). Характеризуются бóль-
шим содержанием светлых минералов, чем темных (типичны – роговая обманка, биотит, реже агвит), что определяет светло-серую или серую окраску
этих пород. В эту группу входят глубинные породы: диориты (излившиеся
аналоги – порфириты и андезиты) и сиениты (излившиеся аналоги – ортоклазовый порфир и трахит);

основные (содержание SiO2 от 40 до 52 %). Главные породообра-
зующие минералы – пироксены (агвит) и плагиоклазы (лабрадор), может
присутствовать роговая обманка. Большое количество темноцветных минералов придает породе темную окраску, на фоне которой выделяются серовато-черные зерна плагиоклазов. В эту группу входят глубинная порода габбро
и ее излившиеся аналоги – диабаз, базальт;

ультраосновные (содержание SiO2 менее 40 %). Породы этой
группы состоят из оливина и пироксена – силикаты с высоким содержанием
железа и магния. Цвет от темно-зеленого до черного. В эту группу входят в
основном глубинные породы – пироксениты, перидотиты, дуниты.
Осадочные горные породы
Осадочные горные породы образовались на поверхности Земли в результате накопления минеральных масс, образовавшихся в процессе разрушения горных пород (магматических, ранее существовавших осадочных, метаморфических). Процессы разрушения и накопления новых горных пород на
поверхности Земли идут повсеместно: в пустынях, вдоль морских и океанических берегов, на дне морей и океанов, в речных долинах, горных областях.
В одних случаях образующиеся на поверхности Земли осадочные горные породы состоят из обломков ранее разрушенных горных пород, в других – из
скопления органических остатков, в третьих – из кристаллических зерен, выпавших из раствора. Совокупность геологических процессов, определяющих
состав, строение, состояние и свойства осадочных горных пород, называется
литогенезом. Классификация осадочных горных пород по происхождению
приведена на рис. 4.
Обломочные осадочные горные породы образовались в результате механического накопления обломков ранее существовавших горных породы. Обломочные породы состоят из обломков разнообразных пород и минералов.
Минеральный состав обломков, входящих в обломочные породы, различен и
не является определяющим в наименовании этой подгруппы пород. Для них
важно установить структуру, определяющуюся главным образом величиной
и формой обломков и наличием цемента.
По составу цемент может быть: кремнистый, известковый, мергелистый,
глинистый, глауконитовый, битуминозный, железистый и др. Помимо простого цемента, встречается сложный (сочетание двух или более цементирующих веществ). Цементы обычно определяются легко: известковый – по реакции с соляной кислотой, кремнистый – по высокой твердости и слабожирному блеску, железистый – по бурой окраске, глинистый – по сравнительно легкой размокаемости, битуминозный – по запаху и т. д.
Осадочные г.п.
сцементированные
рыхлые
Обломочные – образовались
в результате механического
накопления обломков ранее
существовавших г.п.
Химические – образова-
Органогенные – образо-
лись в результате выпадения
осадков из растворов
вались в результате жизнедеятельности организмов.
карбонатные породы
известняки, мел
сульфаты
кремнистые сланцы
галоиды
каустобиолиты
оксиды железа
Рис. 4. Классификация осадочных горных пород по происхождению
Таблица 4
Наименование подгруппы
обломочных пород
Размер
обломков,
мм
Крупнообломочные
Среднеобломочные
(песчаные)
Мелкообломочные
(пылеватые)
Структура и наименование пород
несцементированные
из обломков
неокатанных
из обломков
окатанных
> 100
Глыбы
Валуны
100–10
Щебень
Галечник
10–2
Дресва
Гравий
2–1
Грубозернистые
1–0,5
Крупнозернистые
Пески
0,5–0,25
Среднезернистые
0,25–0,10
Мелкозернистые
0,1–0,05
0,05–0,01
Алеврит
сцементированные
из обломков
неокатанных
из обломков
окатанных
Брекчия
Конгломерат
Гравелит
Песчаник
(соответствующей
зернистости)
Крупнозернистые
Мелкозернистые
Алевролит
В соответствии с величиной обломков выделяются следующие виды
пород (табл. 3):
1) крупнообломочные (размер преобладающих обломков > 2 мм),
2) среднеобломочные (0,1–2 мм),
3) мелкообломочные, или пылеватые (< 0,1 мм).
Химические и органогенные осадочные породы
Химические осадочные породы образуются путем выпадения из водных
растворов химических осадков. К этим породам относятся: различные из-
вестняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменная соль и др.
Общей особенностью являются их растворимость в воде и трещиноватость.
Органогенные осадочные породы образуются в результате накопления и
преобразования остатков животного мира и растений, отличаются значительной пористостью, растворяются в воде. К органогенным породам относятся:
известняк-ракушечник, диатомит и др.
Подавляющее большинство пород этих двух групп имеют смешанное
(биохимическое) происхождение.
Группы химических и органогенных пород обычно делятся на подгруппы по составу: карбонатные (известняк, мел, доломиты, мергели), кремнистые (кремнистый туф-гейзерит, кремень, диатомиты, опоки), железистые
(лимониты), галоидные (каменная соль), сернокислые (гипсы, ангидриты),
фосфатные (апатиты, фосфориты) и др.
Особо выделяются горючие породы, или каустобиолиты (торф, бурый
уголь, каменный уголь, антрацит, графит, горючие сланцы, нефть, янтарь).
Это большая группа горючих углеродистых пород органического состава и
органогенного происхождения, и потому, согласно строгому определению,
не являются настоящими горными породами. Но, с другой стороны, они
представляют собой составную часть твердой земной коры и частично бывают изменены в такой степени, что их органическую природу уже невозможно
установить, а потому их причисляют к осадочным породам.
Формы залегания осадочных горных пород
Для большинства осадочных пород свойственна слоистая форма залегания – результат длительного накопления осадков. Отдельные слои отличаются друг от друга составом и величиной минеральных зерен, окраской,
плотностью сложения. При резком различии слоев по составу, например,
слой песка лежит на слое известняка, более или менее постоянной мощности
и сравнительно большой занимаемой площади слои называют пластами. При
этом верхнюю плоскость пласта называют кровлей, нижнюю – ложем, а рас-
стояние между ними – мощностью пласта (слоя). Пачка – совокупность слоев, характеризующихся общностью каких-либо признаков.
Слоистость – внутренняя текстура (строение) слоя, выражающаяся в
чередовании тонких (от долей миллиметра до нескольких сантиметров) прослоев. Выделяют три типа слоистости:
 горизонтальная слоистость или близкая к горизонтальной – прослои
горизонтальны и параллельны между собой, характерна для морских и озерных отложений;
 косая слоистость – первичное наклонное (негоризонтальное) залегание прослоев внутри пласта, образуется при отложении осадков в подвижной
среде (водной или воздушной), на неровных поверхностях, возникших в результате размывания дна, выдувания или неравномерного отложения осадков;
 волнистая слоистость – прослои волнисто изогнуты при сохранении
взаимной параллельности.
Текстура осадочных горных пород может быть как рыхлой (щебень, галечник, пески), так и плотной (брекчия, конгломерат, песчаник). Некоторые
породы в сухом состоянии плотны (каолинит), но легко размокают под действием воды. Рыхлые горные породы сыпучи, но при соответствующих условиях могут быть превращены в сцементированные (алевролит, лимонит, опока).
Метаморфические горные породы
Метаморфизмом горных пород называется существенное изменение их
минерального состава, структуры и текстуры, происходящее под действием
высоких температур и давлений, а также магматических газов и воды на некоторой глубине в земной коре. Преобразование горных пород происходит с
сохранением твердого состояния породы, без расплавления или растворения.
Метаморфические изменения в горных породах начинаются при повышении
температуры до 200 ºС и увеличении литостатического давления, вызванного
весом вышележащих слоев пород. Однако не меньшее значение имеет стресс
– боковое давление, обеспечивающее различное напряженное состояние горных пород, в результате которого меняется газо- и теплообмен между слоями
пород.
Метаморфизм может проявляться на огромных площадях, поэтому
называется региональным, или на небольших участках – контактовый метаморфизм.
Контактовый метаморфизм, вызванный внедрением магматических
масс, проявляется в сравнительно узких зонах (ореолах). В зоне непосредственного соприкосновения внедрившегося магматического тела с вмещающими породами они претерпевают наиболее интенсивное изменение. По мере удаления от магматического тела изменения постепенно убывают. Обычно
ширина контактового ореола составляет 2–3 км. Типичные породы, возникающие при контактовом метаморфизме, – пятнистые и узловатые («фруктовые») сланцы, гранатовые породы, роговики и мраморы.
Региональный метаморфизм, обусловленный давлением вышележащих
мощных толщ горных пород, а также восходящими из глубин Земли тепловыми потоками, охватывает большие территории и многокилометровые толщи пород.
Метаморфиты классифицируются по минеральному составу, по структурно-текстурным признакам, по типу метаморфизма, по происхождению
исходных пород и по условиям формирования самих метаморфитов. Метаморфические породы по внешнему виду и условиям залегания занимают
промежуточное положение между магматическими и осадочными породами.
По минеральному составу они ближе к магматическим породам. Типичными
минералами являются слюды, кварц, хлорит, тальк.
Наиболее характерны следующие текстуры:
1) сланцеватая – однообразное расположение пластинчатых минералов
(параллельно друг другу), характерна для гнейсов;
2) полосчатая – обособление минеральных скоплений в форме полос, в
виде слоев – кристаллические сланцы различного минерального состава.
3) массивная – характерна для мрамора, амфиболита, серпентинита и
др.
Наиболее распространенные метаморфические горные породы
Гнейс – образуется из магматических и осадочных горных пород, характеризуется полосчатостью и сланцеватостью сложения, состоит из кварца,
полевого шпата и слюды или роговой обманки, расположенных чередующимися полосами. Гнейсы могут возникнуть в результате метаморфизма изверженных (преимущественно кислых), осадочных и многих метаморфических
пород. По типу исходной породы выделяют гранитогнейс, диоритогнейс, сиенитогнейс и конгломератовый гнейс; по характерным минералам – мусковитовый, биотитовый, авгитовый и роговообманковый гнейс; по внешнему облику и сложению – пятнистый, сланцеватый и очковый гнейс. Плотность
гнейсов составляет около 2,7 г/см3; окраски разнообразные, как у гранитов.
Используются они в виде мелкой щебенки и бутового камня.
Сланцы – это бедные полевым шпатом или вовсе лишенные его метаморфиты с отчетливой параллельной текстурой. Глинистый сланец – результат начальной стадии изменения глинистых пород, от которых он отличается
наличием сланцеватости, параллельно которой глинистый сланец раскалывается на пластины. Глинистые сланцы не обладают полнокристаллической
структурой, не размокают в воде. Цвет сланцев зеленый, серый, черный. Хлоритовый сланец состоит из хлорита с небольшой примесью кварца. Для него
характерны зеленые тона и мелкочешуйчатая структура. Текстура сланцеватая. Образуется за счет основных магматических пород. Тальковый сланец
состоит почти исключительно из талька. Цвет чаще серый, зеленоватый; жирен на ощупь, образуется в процессе метаморфизации ультраосновных магматических пород, а при гидротермальном метаморфизме – и из серпентинитов. Слюдяные сланцы обладают хорошо выраженной полнокристаллической
структурой и сланцеватой текстурой. В состав их входят слюда и кварц. В зависимости от преобладания в породе той или иной слюды сланец называют
мусковитовым, биотитовым и др. Образуются слюдяные сланцы из филли-
тов, глинистых сланцев, глин при глубоком их преобразовании. Пятнистые
и узловатые (фруктовые) сланцы – метаморфические породы с новообразованными минералами, развивающимися отдельными пятнами или в виде «узлов», напоминающих фрукты.
Кварцит состоит из зерен кварца, обладает полнокристаллической,
обычно мелкозернистой структурой. Текстура его плотная, массивная. Цвет
белый, светло-серый, красновато-бурый, малиновый. Образуется он при перекристаллизации кварцевых песков, песчаников и других кремнистых пород.
Мрамор состоит из зерен кальцита; обладает полнокристаллической
структурой; образуется при перекристаллизации известняков и других осадочных пород, богатых кальцитом. Характерна светлая окраска: белая, зеленоватая, серовато-голубоватая, розовая, полосчатая, пятнистая. Мрамор массивен, широко применяется как облицовочный материал.
Амфиболит образуется из базальтов, габбро, перидотитов или мергелистых глин, бедных известью. Минеральный состав: амфиболы – 40 %, пироксены – 10 %, плагиоклаз – 40 %, минералы-примеси – хлорит, фанат,
кварц, рудные минералы (магнетит, ильменит). Обычно кристаллическизернистый, зеленого цвета. Применяется как местный строительный материал.
Серпентинит, или змеевик, образуется при метаморфизме магматических пород группы перидотита и пикрита, а также доломитов и доломитовых
известняков. Главный компонент – минерал серпентин, второстепенные компоненты – карбонаты, иногда фанат, оливин, пироксен, амфиболы, тальк и
др., а также рудные минералы (магнетит, хромит). Окраска – зеленая различных оттенков; текстура массивная, сланцеватость практически отсутствует.
Применяется для внутренней отделки общественных зданий и сооружений.
Неустойчив к атмосферным агентам.
Порядок работы. Исходным материалом служат учебные коллекции
горных пород. Лабораторные работы рассчитаны на использование коллекций гонных породдвух видов – эталонных и рабочих. В эталонных коллекциях каждый образец сопровождается специальной этикеткой, содержащей
сведения о названии, химическом составе, парагене-зисе и геологических
условиях образования данной породной ассоциации. В рабочих коллекциях
образцы пород представлены без описания. Образцы из рабочих коллекций
предназначены для практических испытаний. При определении генезиса и
текстурно-структурных особенностей горных пород от них можно откалывать небольшие кусочки и испытывать соляной кислотой и т. д: наборы шкалы твердости Мооса, «фарфоровый бисквит» — неглазурованные керамические изделия, магнит, минералогическая лупа, геологический молоток, пинцет, пузырёк объемом около 25 мл с 10% раствором соляной кислотой
(надежно закрытый), предметное стеклышко для определения твердости пород. Проведение занятия осуществляется следующим образом:
- с помощью эталонных коллекций пород преподаватель знакомит студентов со свойствами горных пород в следующей последовательности: строение (структура и текстура), твердость, минералогический состав, окраска и
плотность;
- с помощью рабочей коллекции горных пород и определителя минералов совместно со студентами производит диагностику 3-5 горных пород. Поочередно для каждой горной породы определяются диагностические признаки и записываются в таблицу 2.
Обработка результатов. Отчет по проделанной работе содержит: 1)
классификации магматических, осадочных и метаморфических горных пород
в виде таблицы на развернутых листах рабочей тетради (Приложения 5,6,7 и
таблица 3); 2) зафиксированные результаты непосредственной диагностики
горных пород, выполненные на лабораторном занятии. В записях следует
указывать только те диагностические признаки, которые отнесены к главным.
Контрольные вопросы:
Что такое горная порода, метаморфизм, литогенез и магма
Классификация магматических пород: принципы и деление
Классификация осадочных пород: принципы и типы
Типы метаморфических пород
Структура и текстура горных пород
Список рекомендуемой литературы:
1. Практическое руководство по общей геологии: учеб. пособие для
студ. вузов / А.И. Гущин, М.А. Романовская, А.Н. Стахеев, В.Г. Талицкий;
Под ред. Н.В. Короновского. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 160 с.
3. Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии: Учеб. пос.
для вузов / В.Н. Павлинов, А.Е. Михайлов, Д.С. Кизевальтер и др. 4-е изд.,
перераб. и доп. М.: Недра, 1988. 149 с.: ил.
4. Практическое руководство по общей геологии/ под ред. Н. В. Короновского. - 4-е изд., испр. и доп. - Москва: Академия, 2011. - 157 с.
ЗАНЯТИЕ 4.
Тема: «Стратиграфия и геохронология»
Цель работы: приобретение студентами навыков чтения и использования индексов хронологических и стратиграфических подразделений, построения стратиграфических колонок.
Историю и общие закономерности развития и образования земной коры
изучает историческая геология. Хронология геологических событий в истории Земли, а также возраст земной коры и Земли как планеты интересуют человечество как из практических, так и теоретических соображений. В настоящее время в истории формирования и развития Земли выделяют два крупных этапа – догеологический и геологический.
Первый этап охватывает длительный промежуток времени – с момента
возникновения Земли как планеты (около 6,5–7 млрд. лет назад) и до того
времени, когда начали формироваться оболочки Земли (атмосфера, гидросфера, земная кора), т.е. около. 4,5–5 млрд. лет тому назад.
История догеологического этапа не может быть восстановлена геологическими методами, и все представления о нем базируются на общих представлениях о развитии Земли как космического тела. Догеологический этап
называют также космическим или планетарным.
Геологический этап начинается с момента появления земной коры, т. е.
с того времени, от которого сохранились наиболее древние геологические
документы – минералы и горные породы. Однако известные нам древние минералы и горные породы тоже образовались из каких-то ранее существовавших пород, но по тем или иным причинам не сохранившихся. В связи с этим
начало геологического этапа в истории Земли представляет собой только
условный момент. Для выражения времени в истории развития Земли за геологический этап пользуются абсолютной геохронологией и относительной
геохронологией.
Абсолютный возраст – это продолжительность существования («жизни») породы, выраженная в годах. Определение абсолютного времени в геологии стало возможным в XX в. в связи с появлением возможности использования для этих целей радиоактивных элементов, содержащихся в горных
породах и минералах.
Радиологический метод основан на том, что ядра атомов некоторых неустойчивых (радиоактивных) элементов с постоянной, присущей каждому из
них скоростью, не зависящей от внешних условий, самопроизвольно распадаются, образуя устойчивые химические элементы. Например, конечными
устойчивыми продуктами распада ядер атомов урана (U238, U235), тория (Th232)
являются радиогенный газ гелий (Не4) и радиогенный металл свинец (Рb).
Для каждого радиоактивного элемента характерен свой период полураспада,
т. е. свой промежуток времени, в течение которого то или иное количество
радиоактивного вещества уменьшается наполовину. Длительность процесса
полураспада исчисляется у большинства элементов десятками и сотнями
миллионов лет (у тория длительность полураспада равна 1,4∙1010 лет, у урана
– 7,0∙108 лет и т. п.). Учитывая относительное содержание в минерале или
горной породе остатка радиоактивного элемента, количество появившихся
устойчивых элементов и скорость полураспада радиоактивного элемента,
можно вычислить абсолютный возраст минерала. Радиологический метод исследования дал возможность выразить в годах продолжительность определенных отрезков времени в истории земной коры. Абсолютная шкала времени привязана к ранее созданной относительной геохронологической шкале.
Относительный возраст позволяет определять возраст пород относительно друг друга, т. е. устанавливать, какие породы древнее, какие моложе.
Для установления относительного возраста используют два метода, с помощью которых разработана относительная геохронологическая шкала, – стратиграфический и палеонтологический.
Стратиграфический метод основан на изучении положения слоев горных пород в земной коре. Слои, которые по своему пространственному положению залегают выше рассматриваемых, считаются по времени образования более молодыми, чем подстилающие породы. Стратиграфический метод
применяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев.
Палеонтологический метод основан на изучении ископаемых остатков
вымерших организмов. Установлено, например, что в разновозрастных слоях
осадочных пород встречаются разные комплексы остатков организмов, характеризующие развитие флоры и фауны в ту или иную геологическую эпоху. Сопоставление этих остатков и позволяет судить об относительном возрасте горных пород. Этот метод позволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и
сопоставлять возраст пород, залегающих на различных участках.
Изучение окаменелостей, отпечатков (внутренних и наружных), ядер
(возникли вследствие заполнения пустот, оставшихся от разложившихся ор-
ганизмов) показало, что встречаемые в ископаемом состоянии формы постепенно сменяются во времени, причем в этой смене наблюдается определенный процесс прогрессивного развития организмов, начиная с самых низших
форм и до наиболее организованных групп. При этом некоторые группы
низших животных и растений встречаются с момента зарождения жизни на
Земле до настоящего времени, тогда как высшие формы появились и стали
преобладать только в новейшее время. Однако не все организмы позволяют
определить более или менее точно относительный возраст породы. Некоторые виды животных и растений жили многие миллионы лет, существенно не
изменялись и поэтому встречаются в различных по возрасту слоях горных
пород. Для определения относительного возраста пород используются такие
ископаемые формы растений и животных, которые встречаются лишь в слоях, отложившихся в определенный отрезок времени. Они называются руководящими.
Геохронологическая и стратиграфическая шкалы
Рассмотренные методы абсолютной и относительной геохронологии
позволили определить возраст и последовательность образования горных пород, а также установить периодичность геологических явлений и выделить
этапы в длительной истории Земли. В каждый этап последовательно накапливались толщи пород, и это накопление происходило в определенный промежуток времени. Поэтому всякая геохронологическая классификация содержит двойную информацию и объединяет две шкалы – стратиграфическую
и геохронологическую.
Геохронологическая шкала – шкала относительного геологического времени, показывающая последовательность и соподчиненность основных этапов геологической истории Земли и развитие жизни на ней. Шкала отражает
естественные этапы в истории развития Земли в восходящем порядке (от
древнейших к новейшим). К этой шкале относятся эоны, эры, периоды, эпохи, века.
Стратиграфическая шкала – неотъемлемая составляющая геохронологической шкалы, являющаяся ее вещественным выражением. Если главным
объектом геохронологической шкалы является геологическое время, то объектом стратиграфической шкалы являются вещественные комплексы пород,
образовавшиеся в течение рассматриваемого геологического времени. Поэтому каждому геохронологическому подразделению соответствует стратиграфическое подразделение: эре – группа, периоду – система, эпохе – отдел,
веку – ярус (табл. 4).
Таблица 5
Геохронологическая шкала времени
Стратиграфическая шкала слоев пород
Эон
Эра
Период
Эпоха
Век
Эонотема
Группа
Система
Отдел
Ярус
На основе большого количества данных по различным регионам и континентам была создана общая для земной коры Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в
течение которых формировались определенные комплексы отложений, и
эволюцию органического мира.
Каждое подразделение в геохронологической шкале имеет свое название. Названия происходят от греческих слов (археос – древний, фанерос –
явный, зое – жизнь и т.д.) или от места, где они впервые были выделены.
Кроме того, каждое подразделение имеет свой цвет и индекс, который состоит из начальных букв названия подразделения и цифр. Для сокращенного
обозначения крупных возрастных и стратиграфических подразделений используются индексы. Например, Четвертичный период – Q, Юрский период
– J, меловой период – К. Эпохи обозначаются с помощью цифр: позднетриасовая эпоха – Т3, среднетриасовая – Т2, раннетриасовая – Т1.
В зависимости от типа отложенных пород перед обозначением добавляется индекс, например аллювиальные отложения – а, ледниковые отложения
– g.
Построение стратиграфических колонок
Стратиграфическая колонка – это модель слоистой структуры геологических тел разного ранга, построенная на основе биостратиграфических и
иных методов определения последовательности напластования (рис.5). Стратиграфическая колонка составляется по данным полевых наблюдений или
бурения скважин с привлечением геофизических материалов. В стратиграфических колонках специальными условными знаками в выбранном масштабе
изображается стратиграфическая последовательность слоев, их состав, характер контактов, мощности пород, участвующих в геологическом строении
данной территории.
Взаимоотношения слоев в разрезе (характер контактов) может быть согласным и несогласным. При согласном залегании слоев каждый вышележащий слой лежит на подстилающем в стратиграфической последовательности
без следов размыва. Такое залегание слоев образуется при устойчивых геотектонических условиях накопления осадка в рассматриваемый отрезок времени.
Стратиграфическим несогласием называется контакт разновозрастных
горных пород по поверхности размыва, образующейся в результате перерыва
в накоплении осадка. При несогласном залегании слоев (несогласии) вышележащий слой лежит на подстилающем его слое со следами размыва и с
нарушением стратиграфической последовательности. В разрезе отсутствует
комплекс пород (ярус, отдел, система и т. д.), соответствующий времени перерыва в накоплении осадка. Слои выше и ниже поверхности несогласия могут залегать как параллельно (параллельное несогласие), так и под углом
друг к другу (угловое несогласие).
Для стратиграфических колонок принята стандартная форма, приведенная на рисунке 5, согласно которой в центральной части чертежа в виде
столбика, шириной 2 – 4 см, штриховыми условными знаками изображается
состав пород (литологическая колонка). Слева от литологической колонки в
узких столбцах (1-2 см) указываются стратиграфические подразделения, к
которым отнесены соответствующие слои, начиная с графы индекс, в которую записывается буквенно-числовой индекс возраста пород. Слева от графы
«индекс» приводятся названия подразделений стратиграфической шкалы, выделенных в данном разрезе (ярус, отдел, система).
При построении стратиграфических колонок следует соблюдать следующие правила.
Стратиграфическая колонка строится в произвольном масштабе.
На стратиграфической колонке должны быть показаны в возрастной
последовательности все дочетвертичные осадочные, эффузивные и метаморфические породы, установленные в данном районе. Породы четвертичного
возраста и интрузивные магматические породы в колонку не вносятся.
Все горные породы, независимо от условий залегания, показываются в
колонке лежащими горизонтально.
Стратиграфические подразделения в колонке разделяются горизонтальными линиями. Характер контактов показывается в графе «литологическая колонка» следующими условными знаками: прямыми сплошными линиями при согласном залегании слоев; волнистыми линиями при параллельном
стратиграфическом несогласии; волнисто-угловатыми линиями при угловом
несогласии; при местных размывах знак несогласия показывается только на
половине ширины литологической колонки; если взаимоотношения слоев неясны, то в литологической колонке между ними оставляется узкий пробел (4
мм), ограниченный параллельными линиями, внутри которого ставится знак
вопроса, а в графе «характеристика пород» пишется – взаимоотношения неясны. Колонка строится по максимальным мощностям отложений, если мощность слоев в районе непостоянная.
Если при большой мощности нескольких стратиграфических подразделений длина колонки сильно увеличивается, то допускается изображение
этих слоев вне масштаба, делая «разрывы» внутри этих подразделений, но не
более трех разрывов на колонку (см. рис.5 в протерозое). Эти «разрывы» показываются в литологической колонке интервалом 1-2 мм, ограниченным
НЕОГЕНОВАЯ
ДЕВОНСКАЯ
КАМЕННОУГОЛЬНАЯ
ПЕРМСКАЯ
МИОЦЕН
НИЖНИЙ
P1
400
СРЕДНИЙ
С2
ВЕРХНИЙ
С1
D3
•
•
• • •
• •
• • •
•• •• •• •
• —• • —
—• •— •
•• •• •• •
•• •• •• •
• • •
• • •
• •
•
•
СРЕДНИЙ
СРЕДНИЙ
ВЕРХНИЙ
НИЖНИЙ
ОРДОВИКСКАЯ
25
С3
ВЕРХНИЙ
КЕМБРИЙСКАЯ
N1
ВЕРХНИЙ
НИЖНИЙ
Литологическая
колонка
Мощность
в м
Индекс
Отдел
Система
снизу и сверху волнистой линией.
λD2
O3
O2
O1
Є3
•
• •
• •
—
• •
• •
• •
• •
• • •
•
• • •
• • • •
• • • •
• •
•
•
•
•
•
—
• •
• •
• •
• •
600
450
750
•
700
•
• •
•
• • • •
• • • •
•
• • • • • • •
• • • •
• • • • • • •
• • •
•• • •• •• • •• •• • •• •• • ••
•• • •• • •
•• • •• •• • •• •• • •• •• • ••
•• • •• •• •
•| • | • | • | • |• •|
•| •| • •
• • • • • •• •• •• •• ••
•• •• •• • • • • •
•• • • • • • • •
┌
┌
┌
• • ┌• ┌
.┌
.
|
|
|
|
|
|
| • |• • • • • •
•• •• •• • • • • •
• ||• • •|| • || • || • ||• ||•
||• • •||• • • • • • •
||┌
• •┌|| ┌
• || || ┌|| . ┌||
||. ┌ ||. ┌ ||
|| || || || || ||
• • • • • • • •
• • •
• • • • • • •
• • •
800
Характеристика пород
Голубовато-серые глины
Белые мелкозернистые гипсы
Серые слоистые песчаники с прослоями
серых глин
Красные косослоистые песчаники
Желтые массивные известняки и серые мергели
Косослоистые песчаники и гравийные конгломераты
Белые и розовые риолиты, лавовые брекчии
и конгломераты
Слоистые зеленовато-серые
алевролиты
песчаники,
900
Песчаники с прослоями известняков
1200
1100
Серые слоистые песчаники, черные туфогенные песчаники, линзы диабазовых порфиритов, туфы
Красные и черные яшмы, яшмо-кварциты
1000
НИЖНИЙ
ПРОТЕРОЗОЙ
||
||
||
||
||
||
||
PR1
||
||
||
||
||
||
||
||
||
||
|| ||
||
||
||
||
||
||
||
||
|| ||
||
||
||
||
||
||
Черные глинистые сланцы
Более
2500
||
Рис. 5. Стратиграфическая колонка
При маленькой мощности пород, если невозможно разместить необходимые надписи в данном масштабе построений, допускается расширение соответствующих граф вне литологической колонки за счет соседних (более
древних или более молодых).
Литологический состав пород показывается в литологической колонке
специальными штриховыми условными знаками с возможной для данного
масштаба полнотой. На литологической колонке показывается присутствие
ископаемой фауны и флоры, конкреции и другие специфические особенности
пород.
Справа от литологической колонки приводятся истинные мощности
пород. При изменении мощности какого-либо стратиграфического подразделения по площади в графе «мощность» указывается через дефис его минимальная и максимальная мощности. Если у слоя не вскрыта подошва или отсутствует кровля, то указывается его неполная мощность, а перед числом
ставится знак «больше». Например > 100 м.
За графой «мощность» следует самая широкая графа колонки «характеристика пород», которая по ширине примерно равна ширине всех предыдущих граф колонки вместе взятых. В ней дается краткое литологическое
описание пород с указанием найденной в них руководящей фауны и флоры и
полезных ископаемых. В этой графе приводятся и данные определения абсолютного возраста пород.
Над колонкой приводится ее название с указанием района работ, год
составления, масштаб и автор.
Нижняя часть колонки ограничивается прямой сплошной линией.
Порядок работы. На лабораторном занятии преподаватель с помощью
Стратиграфического кодекса знакомит студентов: с назначением и применением Стратиграфического кодекса, классификацией хронологических и стратиграфических подразделений, правилами образования и правописания
названий и индексов хроноло-гических и стратиграфических таксономических единиц и стратиграфическими шкалами (общей, докембрия, фанерозоя
и четвертичной системы). Дополнительно студенты приобретают навыки построения стратиграфических колонок.
Обработка результатов. Далее студенты с помощью Стратиграфического кодекса составляют и предоставляют к зачету: Общую стратиграфическую шкалу, Общую стратиграфическую шкалу четвертичной системы. Это и
является отчетом о проделанной лабораторной работе.
Контрольные вопросы:
Что такое геохронология
Абсолютный и относительный возраст
Геохронологическая и стратиграфическая шкалы
Методы определения относительного геологического возраста
Методы определения абсолютного геологического возраста
Список рекомендуемой литературы:
1. Практическое руководство по общей геологии: Учеб. пособие для
студ. вузов / А.И. Гущин, М.А. Романовская, А.Н. Стафеев, В.Г. Талицкий;
Под ред. Н.В. Короновского. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 160 с.
2. Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии: Учеб. пособие для вузов / В.Н. Павлинов, А.Е. Михайлов, Д.С. Кизевальтер и др. 4-е
изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1988. 149 с.: ил.
ЗАНЯТИЕ 5.
Тема: «Структурная геология»
Цель работы: приобретение студентами навыков чтения геологических карт, определяя основные геологические структуры с их элементами,
как на поверхности земли, так и на глубине, построения геологических разрезов и определения характера залегания слоев горных пород на составленных
геологических разрезах.
Геологические структуры
Геологическая структура – это обособленный участок земной коры,
отличающийся от сопредельных участков характерным сочетанием состава
пород, условий их залегания и образования, т.е. тектоническим режимом.
Наиболее крупными структурами являются океаны и континенты.
Океаны – крупнейшие участки литосферы со специфическим строением коры, главной особенностью которой является отсутствие «гранитного»
слоя. Внутри океанов по степени подвижности выделяют: 1) срединноокеанские хребты – протяженные (около 20000 км) сейсмически активные системы горных сооружений высотой 2-3 км над дном океана. Приосевые части
хребтов осложнены глубокими продольными желобами и возвышающимися
над ними гребнями. Вдоль осевой части обычно прослеживается система
рифтовых долин; 2) океанские платформы (талассократоны) – асейсмичные океанские котловины, увенчанные сводовыми валообразными поднятиями и глыбовыми хребтами; 3) океанские окраины – области современных
геосинклиналей с котловинами окраинных морей, островными дугами и глубоководными желобами; 4) котловины окраинных морей или геосинклинальные прогибы представляют собой крупные депрессии глубиной 3-5 км с океанской или субокеанской корой; 5) островные дуги – геоантиклинальные
поднятия – это протяженные горные сооружения. Они вместе с глубоководными желобами (асимметричными протяженными депрессиями длиной 15004000 м, глубиной 5-10 км и шириной 5-20 км с крутизной склонов 5о) отделяют окраинные моря от области океанского ложа; 6) Глубоководные желоба
опоясывают область центральной части океанов.
Континенты – участки литосферы с существенно увеличенной мощностью земной коры, в составе которой присутствует «гранитный» слой. Границы океанов и континентов четко выражены в виде крупнейших сверхглубинных разломов и проводятся по смене типа коры в месте сопряжения материковых и океанских блоков, т.е. по границе выклинивания гранитнометаморфического слоя. В составе континентов на основании геотектонического режима их развития выделяются: 1) относительно подвижные (мобильные) структуры – геосинклинальные пояса, в современном понимании – геосинклинали и 2) относительно малоподвижные (стабильные) структуры –
платформы.
В классическом представлении геосинклинали – это вытянутые зоны
высокой подвижности, повышенной проницаемости и значительной расчлененности литосферы, характеризующиеся на ранних этапах своего развития
преобладанием интенсивных погружений, а на заключительных – интенсивных
поднятий, сопровождаемых значительными складчато-надвиговыми деформациями. В результате последовательной смены рассмотренных стадий на
месте геосинклинальных областей возникают горно-складчатые области или
т.н. орогены ( греч. – гора) – это протяженные горные системы, обладающие
высокогорным и резко расчлененным рельефом, а также тектонической, магматической и сейсмической активностью. Основные структуры орогенов: антиклинории (мегаантиклинории), синклинории (мегасинклинории), межгорные и краевые прогибы, срединные массивы, окраинные вулканические пояса.
Антиклинории – сложно построенные складчатые структуры антиклинального строения, возникшие из внутренних поднятий геосинклиналей в результате складчатых процессов. В рельефе выражены горными хребтами, в
ядрах которых породы древнее, чем на крыльях. Группа антиклинориев составляет мегаантиклинорий.
Синклинории – сложно построенные складчатые структуры синкли-
нального типа, возникшие в результате складчатых процессов. В рельефе могут быть выражены понижением или горным хребтом. В ядрах синклинориев
породы моложе, чем на крыльях. Совокупность синклинориев называют мегасинклинорием.
Межгорный прогиб – тектоническая депрессия различных размеров и
форм, возникшая в момент интенсивных горообразовательных движений на
консолидированном складчатом основании и заполненная мощными толщами обломочных отложений – моласс.
Краевой прогиб (передовой прогиб, предгорный прогиб) – глубокий
прогиб земной коры, возникающий на границе платформ и геосинклинальных областей в орогенный этап развития геосинклинали.
Срединные массивы – относительно широкие и устойчивые глыбы континентальной коры, перекрытые маломощным осадочным чехлом.
Окраинные (краевые) вулканические пояса – узкие протяженные зоны
проявления ультраосновного и основного магматизма.
Платформа – стабильная крупнейшая структура литосферы – относительно устойчивый, консолидированный складчатостью, метаморфизмом и
интрузиями участок земной коры изометрических очертаний. Платформы
имеют двухъярусное строение: нижний структурный ярус (этаж) образовался
в геосинклинальную предысторию и получил название фундамента (основание, цоколь) и верхний структурный ярус – пологозалегающий платформенный (осадочный) чехол. Различают кристаллический (интрузивные магматические и глубокометаморфизованные породы) и складчатый (эффузивные
образования и метаморфические породы сравнительно невысокой степени
метаморфизма). Фундамент отделен от платформенного чехла региональным
несогласием стратиграфического и углового типов.
В строении платформ выделяют: щиты, плиты, антеклизы, синеклизы,
авлакогены, впадины т.д.
Щиты – обширные участки выхода кристаллического фундамента на
дневную поверхность. Осадочный чехол отсутствует.
Антеклизы – обширные пологие поднятия фундамента под маломощным осадочным покровом с антиклинальной формой изгиба его пластов.
Плиты – обширные, изометрических очертаний участки платформ, перекрытые мощным осадочным чехлом, что свидетельствует о длительном и
устойчивом их прогибании.
Синеклизы – изометрические области максимального погружения плит.
Впадины – крупные отрицательные платформенные структуры, осложняющие антеклизы и синеклизы. От синеклиз отличаются более рез ко выраженной линейностью и крутизной крыльев. Вытянутые аналоги впадин называют прогибы
Авлакогены (греч. – бороздой рожденные) – крупные узкие линейно
ориентированные тектонические впадины, ограниченные крупными разломами, рассекающими фундамент платформ.
Перикратонные опускания – протяженные широкие зоны, характеризующиеся резким погружением фундамента платформы и развитием осадочного чехла, значительно превышающего по мощности чехол плит. Располагаются обычно по краям платформ.
Платформы имеют различный возраст в зависимости от того, когда закончилось формирование их складчатого фундамента, и начался платформенный этап.
Первичные формы залегания горных пород, образовавшиеся при формировании породы, под воздействием тектонических сил испытывают деформации и изменяются. Нарушения форм залегания горных пород называются дислокациями. Дислокации горных пород подразделяются на две группы: пликативные и дизъюнктивные.
Локальные геологические структуры
Пликативными называются дислокации, выражающиеся в изгибах слоев разного масштаба и формы без разрыва сплошности слоев.
D3
D3
D2
D2
D1
S2
D1
S1
S2
S1
O3
O3
Антиклиналь
Синклиналь
Рис. 7.Складки в вертикальном разрезе
К пликативным дислокациям относятся складки, моноклинали, флексуры.
Складками называются волнообразные изгибы слоистых толщ осадочных, вулканогенных или метаморфических слоев, образующиеся при пластических деформациях. Различают два вида складок – синклинальные и антиклинальные (рис. 7).
Антиклинальной складкой (антиклиналью) называются выпуклые изгибы, в центральной части (ядре) которых располагаются более древние породы, чем на периферии (крыльях). Синклинальной складкой (синклиналью)
называются вогнутые складки, в центральной части которых располагаются
более молодые породы, чем на периферии. Закономерная совокупность
складчатых форм, развитая на определенной территории земной коры, называется складчатостью. Моноклиналь – это форма залегания горных пород,
характеризующаяся их пологим наклоном в одну сторону под одним углом
(рис. 9).
Рис. 9. Моноклиналь в вертикальном разрезе
Флексура – это коленообразные изгибы слоистых толщ, характеризующиеся наклонным залеганием пород на фоне горизонтального (горизонтальная флексура) или более крутым падением пород на фоне их наклонного залегания (рис 10).
Горизонтальная флексура
Согласная флексура
Рис. 10. Флексуры в вертикальном разрезе
Дизъюнктивными или разрывными называются дислокации, образующиеся в горных породах при приложении к ним сил, превышающих предел
прочности пород на отрыв или скалывание. В этом случае происходит нарушение сплошности пород: в породах образуются трещины, по которым может произойти смещение блоков пород по плоскости разрыва. Основными
видами дизъюнктивных дислокаций являются сброс, взброс и сдвиг. Поверхность, по которой произошло смещение блоков пород, называется сместителем. Сместитель может иметь угол наклона к горизонту от нуля до 90 градусов. Смещенные по сместителю блоки пород называются крыльями или боками.
Сброс – это разрыв, у которого сместитель наклонен в сторону опущенного блока пород (рис. 11). Сбросы образуются в условиях растяжения
пород и выражаются как в опускании одного блока пород, так и в поднятии
другого. Может происходить и одновременное перемещение обоих блоков
пород, но с разной скоростью или в разные стороны. Взбросы – это разрывные нарушения, у которых сместитель наклонен в сторону расположения
приподнятого блока пород (рис. 11). Сбросы и взбросы часто встречаются
группами.
Взбросы образуются в условиях сжатия горных пород. Пологие взбросы, с углом наклона сместителя до 45˚, образованию которых предшествуют
значительные пластические деформации, называются надвигами (рис. 12).
Сдвигом называются разрывы, при которых смещение слоев происходит в
горизонтальном направлении вдоль сместителя (рис. 12). Горст – это линейная структура, образованная сбросами или взбросами, у которой центральный блок приподнят относительно периферийных блоков и сложен на поверхности более древними породами (рис.13). Грабен – это линейная структура, образованная сбросами или взбросами, у которой центральный блок
опущен и сложен на поверхности более молодыми породами, чем периферийные блоки (рис.13). Грабены, образованные двумя сбросами или сбросами, называются простыми, тремя и более – сложными.
Сброс
Взброс
Рис. 11. Сброс и взброс: а – лежачий блок пород; б – висячий блок пород
Надвиг
Сдвиг
Рис. 12. Надвиг и сдвиг
Региональными тектоническими нарушениями являются линейные зоны нарушения сплошности земной коры. Они представлены глубинными разломами. Основными элементами строения осадочных толщ являются слои.
Грабен
Горст
Рис. 13. Простые грабены и горсты
Слой (или пласт) – более или менее однородный, первично обособленный осадок или горная порода, ограниченный поверхностями наслоения;
нижняя поверхность наслоения называется подошвой, верхняя – кровлей
слоя.
Формы залегания горных пород
Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта называется
истинной мощностью пласта. Видимая мощность – расстояние между кровлей и подошвой пласта, отличное от нормального. В подавляющем большин-
стве случаев в обнажениях мы наблюдаем видимую мощность, а истинную
мощность приходится вычислять. На рис. 9 показаны элементы строения
пластов горных пород.
Рис. 13. Слои горных пород и их элементы: h – истинная мощность, h1 видимая мощность, h2 – неполная мощность
Когда говорят о слоистых толщах, подразумевают чередование слоев;
смена одного слоя другим может быть резкой или постепенной.
Горизонтальное ненарушенное залегание слоев характеризуется общим
горизонтальным или близким к нему расположением поверхности наслоения
на большом пространстве. При горизонтальном залегании абсолютные отметки какой-либо определенной поверхности наслоения приблизительно
одинаковы. Тектоническое нарушение первичного горизонтального залегания горных пород приводит к следующим типам залегания: наклонному,
складчатому (пликативному) и разрывному (дизъюнктивному); нередки сочетания типов тектонических нарушений.
Моноклинально залегающими называются слои в пределах некоторого
участка, наклоненные в одну сторону и имеющие постоянный угол падения.
Если такое залегание наблюдается на значительном протяжении, то говорят о
моноклинальной структуре или моноклинали.
Складчатое залегание слоев. При складчатом залегании слои горных
пород, изгибаясь то в одну, то в другую сторону, образуют волнообразные
структуры. Отдельные изгибы слоев называются складками.
Для точной характеристики геологической структуры необходимо
иметь представление о залегании слоев, т.е. о положении их в пространстве
относительно сторон света и горизонтальной поверхности Земли. С этой целью введено понятие об элементах залегания слоя (или любой наклонной
плоскости – сброса, сдвига, стенки трещин, жил и т.д.), которыми являются
простирание, падение и угол падения.
Простирание – это протяженность слоя на горизонтальной поверхности Земли. Оно определяется ориентировкой линии простирания. Линия простирания слоя – любая горизонтальная линия, лежащая в плоскости наслоения, т.е. линия пересечения подошвы или кровли слоя с горизонтальной
плоскостью. Таких линий в плоскости слоя можно провести множество, отличаются они абсолютными высотными отметками. Если слой плоский, то
линия простирания представляет собой прямую линию. Если слой изгибается
по простиранию, соответственно, будет изгибаться и линия простирания.
Азимут линии простирания (азимут простирания) – это горизонтальный угол,
отсчитываемый от северного направления географического меридиана по ходу часовой стрелки до линии простирания, он может меняться от 0 до 360º.
Так как любая линия простирания имеет два взаимно противоположных
направления, то и азимут простирания может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 180º.
Падение слоев определяется двумя показателями: направлением падения и углом падения. Направление падения слоя (или любой плоскости) характеризуется ориентировкой его линии падения по отношению к странам
света и определяется азимутом линии падения. Линия падения слоев – это линия наибольшего наклона подошвы или кровли слоя. Она перпендикулярна
линии простирания и лежит на плоскости наслоения и направлена в сторону
ее наклона. Линия восстания слоев – линия, перпендикулярная к линии простирания, но направленная вверх, в сторону, обратную линии падения. Азимут линии падения – это правый векториальный горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана до проек-
ции линии падения на горизонтальную плоскость. Азимут падения может
меняться от 0 до 360º, он имеет в отличие от азимута простирания только одно значение.
Азимуты линии падения и простирания отличаются на 90º, т.к. эти линии взаимно перпендикулярны. Следовательно, определив азимут падения,
можно, прибавляя или вычитая 90º, определить азимут простирания; обратную операцию проделать нельзя.
Угол падения – это двугранный угол между плоскостью наслоения и
горизонтальной плоскостью или вертикальный линейный угол между линией
падения (вг) и ее проекцией (ве) на горизонтальную плоскость (см. рис. 4-I,
углы  и 1). Угол падения может меняться от 0 до 90º. В полевых условиях
элементы залегания слоев горных пород (или любой наклонной плоскости)
проводятся с помощью горного компаса.
Порядок работы. В первой половине занятия используя Атлас учебных геологических карт (1987) преподаватель знакомит студентов с методикой построения геологического разреза и анализа характера залегания слоев
горных пород. Суть техники построения сводится к следующему:
1. Выбирается направление разреза и на геологической карте проводится соответствующая линия. У концов линии на карте ставятся цифровые (1-1)
или буквенные (А-Б) обозначения.
2. Определяется масштаб разреза. В большинстве случаев вертикальный и горизонтальный масштабы разрезов должны соответствовать масштабу карты. Допускается увеличение вертикального масштаба разреза для районов с пологим моноклинальным и горизонтальным залеганием слоев. Это
делается для того, чтобы на разрезе можно было показать слой малой мощности.
3. По выбранной линии строится топографический профиль (профиль
рельефа). Левый конец профиля ограничивается вертикальной масштабной
линейкой. Она подписывается – H абс. м, что означает абсолютная высота в
метрах. Через нулевую отметку на масштабной линейке проводится линия
уровня моря и от неё по вертикали в выбранном масштабе ставятся точки в
местах пересечения линией разреза горизонталей с соответствующими отметками.
4. Точки соединяют плавной линией, отображающей профиль рельефа.
На эту линию переносят геологические данные (границы слоев с обозначением индексами соответствующего возраста пород).
5. Нанесение на топографический профиль геологических данных заключается в соединении линиями разрозненных выходов на поверхность
слоев с учетом их залегания.
6. При построении разреза необходимо следить за стратиграфической
последовательностью слоёв и не допускать её нарушения.
7. Каждый слой на разрезе закрашивается или заштриховывается так
же, как на геологической карте.
8. Для геологических разрезов обязательно оформляется легенда.
Во второй половине занятия получают индивидуальные задания по составлению геологического разреза. Задания основаны на использовании карт
из Атласа учебных геологических карт (1987) и методики их составления,
освоенной под руководством преподавателя. Самостоятельная работа начинается в аудитории и завершается во внеаудиторное время.
Обработка результатов. Отчет о проделанной работе включает в себя: геологический разрез, выполненный на миллиметровой бумаге тушью
(или черными чернилами) и цветными карандашами с условными обозначениями.
Контрольные вопросы:
Типы залегания горных пород
Элементы залегания горных пород и методика их определения
Континенты и их структура
Океаны и их структура
Методика построения геологических разрезов
Список рекомендуемой литературы:
1. Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии: учеб. пособие
для вузов / В.Н. Павлинов, А.Е. Михайлов, Д.С. Кизевальтер и др. 4-е изд.,
перераб. и доп. – М.: Недра, 1988. 149 с.: ил.
3 Практическое руководство по общей геологии: учеб. пособие для
студ. вузов / А.И. Гущин, М.А. Романовская, А.Н. Стафеев, В.Г. Талицкий;
Под ред. Н.В. Короновского. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 160 с.
ЗАНЯТИЕ 6.
Тема: «Геоморфология»
Цель работы: развитие у студентов навыков описания рельефа с использованием данных топографических и геологических карт, каталогов
скважин, геологических профилей.
Геоморфология (от греч. Geо – Земля, morphe – форма, logos – слово) –
наука о рельефе, изучающая его происхождение, эволюцию и процессы,
формирующие его.
Рельеф (от франц. «relief», от лат. «relevo» – поднимаю) – совокупность
неровностей поверхности суши, дна океанов и морей, многообразных по
очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития.
В геоморфологии различают элементы и формы рельефа.
Элементы рельефа – это поверхности, линии и точки, сочетания которых создают трехмерные формы.
Поверхности – двухмерные элементы, образующие форму рельефа.
Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми и сложными.
Линии являются результатом пересечения поверхностей, например:
1. водораздельная линия разделяет поверхностный сток двух противоположных склонов;
2. подошвенная – ограничивает основания склонов различных форм рельефа;
3. тальвег – линия, соединяющая наиболее низкие точки дна долины. В
речных долинах тальвег совпадает с линией наибольших глубин дна реки;
4. бровка – линия, по которой происходит резкий перегиб склона, т.е. резкая смена его крутизны.
К характерным точкам рельефа относятся:
1. вершинная – наибольшая высота на данном участке местности;
2. перевальная – расположена на дне понижения горного хребта;
3. подошвенная – линия перегиба склона, ниже которой он становится
более пологим. Иногда подошвой называют подножие гор, холмов, обрывов
и т.д.
4. донная – наиболее низкая точка понижений рельефа и др.
Формы рельефа – отдельные трехмерные тела, занимающие определенные объемы земной коры. Формы рельефа могут быть положительными
(имеют выпуклую поверхность и возвышаются над окружающей местностью) и отрицательными (вогнуты и отражают понижение местности), простыми и сложными – осложненными второстепенными неровностями.
Положительные формы рельефа:

гора – возвышенность с явно выраженными склонами и подошвой,
поднимающаяся над окружающей местностью на 200 м и более. Самая высокая часть горы называется вершиной;

горный хребет – линейно вытянутая возвышенность высотой более
200 м с хорошо выраженными склонами и подножием. Водораздельная часть
хребта называется гребнем, пониженные части гребня между двумя вершинами – седловинами;
 холм
– небольшая округлая возвышенность высотой менее 200 м с по-
логими склонами и неясно выраженным подножием. Мелкие холмы часто
называют буграми;
 увал
– пологая вытянутая возвышенность высотой менее 200 м с
округлыми склонами и выраженной подошвой.
Отрицательные формы рельефа:

долина – вытянутая в длину полая форма рельефа, имеющая
уклон в одном направлении. Долины никогда не пересекаются между собой,
а, встречаясь, сливаются в одну общую полую форму;

овраг – сравнительно узкое, вытянутое понижение местности с
крутыми или обрывистыми склонами, напоминающее в поперечном разрезе
латинскую букву V. Овраги имеют уклон в одном направлении и не пересекаются между собой;

лощина – вытянутое углубление с пологими, слабо выраженными
склонами, имеющее уклон в одном направлении;

котловина – понижение местности, замкнутое со всех сторон.
Форма и размеры могут быть различными. Небольшие котловины с незначительной глубиной и плоским дном называются блюдцами, или западинами.
Положительные и отрицательные формы, закономерно сопрягаясь
между собой, образуют типы рельефа, например: низкогорный, равнинный,
овражно-балочный, блюдцево-западинный и др.
Морфометрическая классификация рельефа
В зависимости от величины формы рельефа подразделяются:
1) на мегарельеф – включающий как планетарные формы (например,
материковые выступы, ложе океана), так и формы несколько меньшего порядка (горные системы, равнинные страны. Занимает площади в десятки и
сотни тысяч квадратных километров, разница в отметках между положительными и отрицательными формами может составлять 2500–6500 м (максимальная – 20 000 м). Изображается на картах в масштабе 1:10 000 000;
2) макрорельеф (от греческого makro’s – большой) – это крупные
формы рельефа, определяющие особенности природы обширной территории,
характеризуются десятками, сотнями и тысячами квадратных километров в
плане и расчлененностью по глубине 200 – 2000 м (горные хребты, межгор-
ные впадины, возвышенности, низменности). Изображается на картах в масштабе 1:100 000 и 1:1 000 000;
3) мезорельеф (от греческого me’sos – средний) – средние формы рельефа, характеризуются значительной протяженностью, иногда до нескольких десятков километров, площадью в сотни и тысячи, реже в сотни тысяч
квадратных метров и расчлененностью по глубине до 200 метров (долины
рек, второстепенные отроги хребтов, холмы, дюны, грязевые вулканы и т.д.).
Изображается на картах в масштабе 1:50 000;
4) микрорельеф (mikro’s – маленький) – это мелкие формы рельефа, не
превышающие в поперечнике и в высоту нескольких метров (карстовые воронки, полья, «степные блюдца» и др.). Изображается на картах в масштабе
1:5 000 и 1:10 000;
5) нанорельеф (na’nos – карлик) – мельчайшие формы, не превышающие по высоте нескольких сантиметров (рябь на склонах песчаных дюн и
барханов, норы животных и выбросы земли возле них и т. д.). Наносится на
карты крупного масштаба условными знаками.
Размеры и происхождение форм рельефа.
Формы рельефа классифицируются по размеру, морфологии, генезису
и возрасту.
По происхождению формы рельефа подразделяются на:
1. Образованные длительностью эндогенных процессов, т. е. движением
земной коры.
2. Образованные длительностью экзогенных процессов, т. е. действие
выветривания, подземных и надземных вод, деятельность организмов, человека. Разновидностью экзогенных процессов являются: эрозионные, абразивные (вызванные длительностью текучих вод) и аккумулятивные (накопление
переносимого материала).
По своим размерам формы рельефа разнообразны и делятся на 7 основных групп:
1. Мельчайшие – размером до нескольких сантиметров по высоте (борозды на полях, песчаная рябь).
2. Очень мелкие – высота измеряется несколькими дециметрами (кочки,
рытвины, промоины).
3. Мелкие формы рельефа – это микрорельеф площадью в несколько
квадратных метров, высотой не более двух-трех метров. Изучение микрорельефа дает представление об инженерно-геологических условиях территории.
4. Средние формы, или мезорельеф, характеризуется значительной протяженностью до десятков квадратных километров при глубине до 200 метров. Положительный мезорельеф - холмы, бугры, курганы. Отрицательные –
овраги, балки.
5. Крупные формы, или макрорельеф, характеризуется сотнями и тысячами квадратных километров. Положительные формы - горные массивы, отрицательные – долины, озёрные впадины (Ладожское озеро).
6. Крупнейшие формы, или мегарельеф, занимает площадь до сотни и
тысячи км². (Приволжская возвышенность и Бразильская котловина).
7. Величайшие (планетарные) формы рельефа измеряются миллионами
км². Положительные формы – материки, отрицательные - океанические впадины.
Формы рельефа на каждой территории встречаются в определенных
сочетаниях, что придает им своеобразный облик. Рассмотрим три основных
типа рельефа: равнинный, холмистый и горный.
Равнина – это тип рельефа, который отличается малыми колебаниями
высот, не входящих за пределы 200 м . Подразделяются:
– по отношению к уровню моря - отрицательные (депрессии, впадины),
лежащие ниже уровня моря; низменные, в пределах от 0 до 200 м над уровнем моря; возвышенные с отметками от 200 до 500 м ; нагорные, имеющие
отметки поверхности свыше 500 м ;
– по общей форме поверхности – горизонтальные, наклонные, вогнутые и выпуклые;
– по глубине, степени и типу расчленения – плоские, нерасчлененные
или слаборасчлененные, мелкорасчлененные, глубокорасчленные.
Холмистый рельеф представляют собой поверхность земли, на которой
часто чередуются возвышенности (холмы) с высотами не более 200 м и понижения в виде ложбин и котловин. Холмистый рельеф нередко занимает
большие площади и представляет собой переходный тип рельефа между равнинным и горным.
Горный рельеф представляет собой крупные с относительной высотой
более 200 м возвышенности (горы, хребты) и понижения (долины, впадины,
котловины). По происхождению горы принято делить на тектонические, вулканические и эрозионные.
Порядок работы. В первой половине занятии преподаватель знакомит
студентов с топографическими картами, обучает методике считывания с них
всей имеющейся геологической информации и представленными на них
формами рельефа. Далее каждый под руководством преподавателя студент
проводит описание индивидуальной топографической карты.
Обработка результатов. Отчет о проделанной работе включает в себя
бланк индивидуальной топографической карты с полным описанием имеющейся на ней геологической информации, вложенный в рабочую тетрадь.
Контрольные вопросы:
Что такое геоморфология
Дайте определение термину рельеф
Отрицательные формы рельефа
Положительные формы рельефа
Морфометрическая классификация рельефа
Список рекомендуемой литературы:
1. Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология. – М.: Издательский
центр «Академия», 2003 . – 448 с.
2. Практическое руководство по общей геологии /А.И. Гущин, М.А. Романовская, А.Н. Стафеев и др.; под ред. Н.В. Короновского. – 2-е изд., стер. –
М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 160 с.
3. Рычагов Г.И. Общая геоморфология. – М.: Изд-во МГУ: Наука, 2006.
– 416 с
ЗАНЯТИЕ 7.
Тема: «Гидрогеология»
Цель работы: овладение студентами методики построения карты гидроизогипс, навыками чтения гидрогеологических и гидрографических карт
Происхождение и виды подземных вод
Вода прослежена от поверхности Земли до верхней мантии. Ниже водородные связи рвутся и молекул воды не существует. Подсчитано, что на
долю подземных вод приходится 2460 млн. км2. Из них в осадочных породах
их содержание составляет 190 млн. км3, в кристаллических – 860 млн. км3.
Природные воды – единственные из полезных ископаемых, запасы которых в результате круговорота непрерывно пополняются. Составными элементами круговорота воды являются: испарение, осадки, сток. Практикой
подземной разработки месторождений установлена тенденция увеличения
водообильности выработок с повышенным выпадением осадков.
Соотношения между поверхностными и подземными водами отражают
возможные варианты геологических условий. Интенсивность поверхностного
стока зависит от климата района, рельефа территории, наличия растительности и др.
Подземные воды – это воды, находящиеся в верхней части земной коры
и залегающие ниже поверхности Земли. В литосфере вода содержится в
крупных полостях, порах и трещинах горных пород, находится в постоянной
взаимосвязи с горными породами их включающие и образует водоносные горизонты.
Водоносный горизонт – это часть пласта или пласт, заполненный водой
и приуроченный к регионально выдержанным водопроницаемым породам,
однотипных по гидрогеологическим признакам и имеющих общую гидравлическую или пьезометрическую поверхности.
Водоносные породы – это пласты, линзы и другие формы залегания
пород, в которых поры, пустоты и трещины заполнены гравитационной
водой.
Водоносный пласт – выдержанный по мощности и распространению
одновозрастной пласт породы с относительно однородными водноемкостными и фильтрационными свойствами.
Водоносный комплекс – толща горных пород, состоящая из нескольких
водоносных горизонтов с разделяющими их относительно водоупорными
слоями или пластами, рассматриваемая как единая гидродинамическая система.
Гидрогеологический бассейн – совокупность водоносных и относительно водоупорных горизонтов и комплексов, выделяемых по общим условиям
формирования, состава и свойств заключенных в них вод.
Водоупорные породы – не пропускающие воду или слабопроницаемые;
подстилающие водоносный горизонт называются водоупорной почвой, а перекрывающие – водоносной кровлей.
Область, в пределах которой распространен водоносный горизонт,
называется площадью или областью распространения.
Область, где подземные воды вытекают из водоносного горизонта,
называется областью разгрузки или дренажа, а площадь, где происходит питание водоносного горизонта – областью питания. Расстояние от уровня
подземных вод (гидравлического или пьезометрического) до водоупорной
почвы называется мощностью водоносного горизонта.
В горном деле, в зависимости от положения относительно пласта полезного ископаемого, водоносные горизонты могут быть подугольными
(подрудными) и надугольными (надрудными).
Назначение и методика построения карты гидроизопс
Поверхность грунтового потока имеет различный наклон на разных
участках. Ее положение определяется гидроизогипсами, т.е. кривыми, соединяющими точки с одинаковыми абсолютными отметками установившегося
уровня воды. Схема, на которой показаны гидроизоигипсы, выработки, колодцы, элементы рельефа называется картой гидроизогипс.
По карте гидроизогипс можно определить:
- направление грунтового потока;
- глубину залегания грунтовых вод:
- уклон грунтового потока;
- характер взаимосвязи грунтовых вод с поверхностными;
- условия питания и разгрузки;
- скорость движения водного потока и пр.
Направление движения грунтовых вод берут по нормали к двум смежным гидроизогипсам. Движение воды направлено от более высоких отметок
уровня к более низким.
Глубину залегания грунтовых вод в любом заданном пункте определяют по разности отметок горизонтали поверхности и гидроизогипсы. Уклон
потока подземных вод для любого участка вычисляют делением сечения карты гидроизогипс на кратчайшее расстояние между двумя гидроизогипсами,
взятое в масштабе карты.
Связь грунтовых вод с поверхностными устанавливают по характеру
сопряжения гидроизогипс с рекой. В природе наблюдаются два основных
случая: первый – грунтовые воды питают поверхностные, второй – поверхностные воды питают грунтовые. Кроме того, реки могут одновременно питать и дренировать грунтовые воды.
По соотношению и характеру изменения гидроизогипс можно получить
представление о потоке. Участки замкнутых гидроизогипс с высокими отметками указывают на положение водоразделов грунтовых вод, где условия
питания наиболее благоприятны. Зоны с нулевой глубиной до воды указывают на участки выхода подземных вод на поверхность земли.
Совокупность происходящих изменений водного потока (уровня, состава, температуры, расхода, скорости и др.) под влиянием естественных и
искусственных факторов определяет режим этих вод.
Порядок работы. После ознакомления с основными понятиями гидрогеологии и гидрогеологическими картами каждому студенту выдается индивидуальный вариант задания для построения учебной карты гидроизогипс
(требуемые условия к выполнению лабораторной работы: сечение через 1 м,
скважины расположены по сетке 50×50 м, необходимо показать направление
движения грунтовых вод).
Слева от скважины показывают её номер – в числителе, а в знаменателе– абсолютную отметку уровня грунтовой воды. Справа от скважины в числителе записывают абсолютную отметку устья скважины, в знаменателе–
глубину залегания уровня грунтовой воды в этой скважине (рис. 14). Затем
путем интерполяции между абсолютными отметками уровня грунтовых вод
находят точки с абсолютными отметками, равными целому числу. Интерполяцию выполняют для всех сторон четырех квадратов, составляющих сетку
скважин, и четырех диагоналей (по одной диагонали в каждом квадрате). Для
каждой пары диагоналей в одном квадрате для интерполяции выбирают ту
диагональ, в пределах которой изменение уровня значительнее.
Рис. 14. Схема построения карты гидроизогипс
Интерполяцию можно выполнять арифметическим методом либо с помощью палетки.
Арифметический метод интерполяции заключается в том, что для интерполируемого отрезка составляют пропорцию: расстоянию между скважинами (т.е. длине отрезка) соответствует данное превышение (т.е. разность
уровней). Определяют, какому расстоянию в пределах данного отрезка соответствует единичное (0,1, 0,5 или 1 м) изменение уровня и отсекают на данном отрезке требуемые целые значения отметок.
Рис. 15. Палетка для интерполяции (а) и схема интерполяции (б)
Интерполяцию с помощью палетки выполняют следующим образом.
Вычерчивают на кальке палетку, представляющую собой систему параллельных линий, проведённых на равном расстоянии друг от друга (5 мм). Количество линий принимают в зависимости от отметок уровня грунтовых вод. Возле каждой линии указывают отметку уровня воды (в целых числах) – от минимальной отметки до максимальной (рис. 15, а). Точки, отметки уровней которых подлежат интерполяции, соединяют вспомогательной прямой линией
(после окончания интерполяции линия может быть стерта). Палетку накладывают на одну из точек таким образом, чтобы отметка на палетке и отметка
точки совпадали. Эту точку фиксируют путем прокола булавкой. Затем палетку поворачивают вокруг булавки до тех пор, пока отметка второй точки
не совпадет с отметкой на палетке. На пересечении отрезка, соединяющего
точки с масштабной сеткой палетки, находят искомые точки (рис. 15, б).
Точки с одинаковыми отметками уровня грунтовых вод соединяют
плавными линиями (гидроизогипсами). Цифры, соответствующие некоторым
отметкам уровня грунтовых вод (не менее 4–7 на всю карту), проставляют в
разрывах гидроизогипс.
Направление движения грунтовых вод показывают короткими стрелками, располагаемыми перпендикулярно к гидроизогипсам и направленными
в сторону понижения отметок уровня грунтовых вод (рис. 16).
Рис. 16. Карта гидроизогипс
Гидравлический уклон i определяют между любыми двумя точками
(либо между двумя скважинами) как частное от деления превышения уровня
воды в этих точках на расстояние между ними.
Обработка результатов. Отчет о проделанной работе включает в себя
построенную индивидуальную карту гидроизопс с нанесенными направлениями движения грунтовых вод.
Контрольные вопросы:
Гидрогеология – определение и задачи
Водоносный горизонт и водоносный комплекс
Назначение карты гидроизопс
Надрудные и подрудные грунтовые воды
Методика построения карты гидроизопс
Список рекомендуемой литературы:
Ананьев В.П. Инженерная геология: Учеб. для строит. спец. вузов/В.П.
Ананьев, А.Д. Потапов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2002. –
511 с.
Геологический словарь, т. 2. М.: «Недра», 1973.- 456 с.
Инженерно-геологическая съемка / А.А. Беляков, Ю.С. Шматова. М.:
МГАВТ, 2004. – 134 с.
Справочное руководство гидрогеолога. В 2-х т. / Под ред. В.М. Максимова. Изд. 3-е. Л.: Недра, 1979.- 457 с.
ЗАНЯТИЕ 8.
Тема: «Инженерная геология»
Цель работы: развитие у студентов навыков описания рельефа с использованием данных топографических и геологических карт, каталогов
скважин, геологических профилей.
Объектом изучения инженерной геологии являются грунты – почвы и
горные породы любого состава и генезиса, изучаемые как основания фундаментов различных инженерных сооружений, как среда и материал для их
возведения, а также инженерно-геологические процессы и явления. Основными задачами всех выполняемых исследований являются изучение и оценка
инженерно-геологических свойств горных пород (физических, механических,
водных, коллоидно-химических и др.), т.е. свойств, которые определяют по-
ведение горных пород при использовании их в качестве объектов инженерностроительной деятельности.
Свойства грунтов определяют и условия ведения горных работ. В зависимости от прочности, трещиноватости, выветрелости, липкости грунтов выбирают технологию и способ ведения горных работ. Для оценки водопритоков в горные выработки, а также эффективности работы водопонижающих
систем определяют фильтрационные свойства грунтов. Расчет устойчивости
сводов подземных выработок проводится на основании показателей прочности грунтов на сдвиг и разрыв.
Состав, структура (обусловлена характером внутренних связей, размером, формой, расположением и количественным соотношением основных
структурных элементов) и текстура (совокупность признаков, характеризующих пространственное расположение структурных элементов грунта) определяют качество грунтов при их использовании.
Отрасль инженерной геологии, изучающая геологические процессы и
явления с целью их количественной оценки и прогноза, установление их динамики и интенсивности развития, влияния на окружающую среду и сооружения, называется инженерной геодинамикой.
Инженерно-геологическими называются процессы, которые возникают
в природе в результате вмешательства человека, а инженерно-геологические
явления – результат инженерно-геологических процессов. Среди современных инженерно-геологических процессов наибольшего влияния заслуживают
те, которые сопровождаются интенсивным изменением состава и строения
или разрушением горных пород, мощными динамическими воздействиями на
горнотехнические сооружения. Это гидродинамическое давление в грунтах,
когда подземные воды находятся в движении и кроме действия гидростатического давления возникает действие гидродинамического давления на частицы породы. При напорных градиентах, больших критического, грунт
увлекается и уносится водой. При этом возникают явления выноса частиц
грунта – суффозия, плывуны.
Суффозия – это процесс выноса частиц породы из массива грунта под
действием подземных вод, вызывающий оседание поверхности земли. Горные породы, подверженные суффозии, водонасыщены, и возможность выноса отдельных частиц определяются их размерами, минералогическим составом, скоростью фильтрации движущейся воды и величиной гидродинамического давления. Так как процесс суффозии заключается в переносе мелких
частиц породы через поры между крупными частицами, то большое значение
имеет размер пор. Различают механическую и химическую суффозию. Первая
происходит в рыхлых насыщенных водой и мягких связных грунтах при повышении напорного градиента в фильтрационном потоке до некоторых величин. Химическая суффозия практическое значение имеет в таких растворимых породах, как карбонаты, сульфаты и галоиды. В результате растворения
водой составных частей пород в последних образуются пустоты – возникает
карст. Химическое воздействие протекающей воды с породой может усиливаться или ослабляться в зависимости от состава воды и породы. Так, например, наличие в воде хлористого натрия резко повышает растворимость гипса,
а вода, содержащая хлористый магний, практически не растворяет гипс. Особое значение имеет содержание в воде свободной углекислоты, которая, соединяясь с карбонатами, создает растворимые двууглекислые соединения вида Ca(HCO3)2. Другими показателями интенсивности карстообразования являются количество и скорость протекающей воды, т.е. условия фильтрации.
Плывуны. При вскрытии некоторых насыщенных подземными водами
грунтов, преимущественно рыхлых, несвязных, а иногда и мягких связных
песчанисто-пылеватых, происходит движение всей грунтовой массы в
направлении действия напорного градиента. Этот процесс получил название
плывучести. Грунты, насыщенные водой и обладающие этим свойством,
называют соответственно плывунами. При вскрытии плывунов котлованами,
карьерами, скважинами, стволами шахт происходит вынос насыщенного водой грунта; в результате в массиве грунта около выработок образуются пустоты и ниши. В следующей стадии происходит деформация поверхности
земли с образованием опусканий и провалов различных размеров и глубины.
Проходка в плывунах шахтных стволов и горизонтальных выработок осуществляется с помощью специальных мероприятий: капитального крепления
слабых участков выработок и дренаж водоносных горизонтов с помощью вакуумфильтров. Осушенный плывун разрабатывается легче – уменьшается его
объемный вес, облегчается труд горнорабочих, повышается норма выработки
и др.
Одним из методов закрепления плывучего грунта является последовательное нагнетание жидкого стекла и раствора хлористого кальция. Однако
этот метод возможен для грунтов с малым коэффициентом фильтрации пород (от 2,0.10-3 до 9,0.10-2 см/с). Более эффективно совместное применение
электроосмотической фильтрации и нагнетания твердеющих растворов.
Очень эффективен метод замораживания. Однако, недостатком этого метода
является временный характер. При защите от плывунов котлованов, тоннелей, карьеров и шурфов от заплывания применяют кессоны; шпунтовые
стенки, забивную крепь, опускные колодцы. Прорывы плывунов имеют место при явлениях сдвижения пород, при пересечении зон повышенной раздробленности пород, уменьшения мощности водоупорных пород в почве и
кровле и на участках с повышенными напорами подземных вод. Возникают
внезапно, но протекают с различной интенсивностью в зависимости от местных геолого-гидрогеологических условий. При проходке горных выработок
приходится вынимать грунта-плывуна в несколько раз больше, чем объем
выработки.
Оползни. Потерявшие связность мягкие связные грунты текучей или
мягкопластичной консистенции, слагающие склон или откос, могут оползать.
Смещение их происходит как в горизонтальном, так и в вертикальном
направлениях. Оползание может происходить также по поверхности раздела
грунтов при слоистой толще и уклоне слоев в сторону откоса. Скорость смещения грунтов при этом различна. Условия, в которых чаще всего развиваются оползни, определяются рельефом, геологическим строением, а иногда и
новейшими тектоническими движениями. Оползни возникают под влиянием
силы тяжести в связи с изменением физических свойств грунтов при участии
поверхностных и подземных вод, атмосферных агентов, а также деятельности человека. Для борьбы с оползневыми явлениями применяется сложный
комплекс противооползневых мероприятий, базирующихся на детальном
изучении природной обстановки.
Просадка. При увлажнении мягких связных макропористых грунтов
(лессов и лессовидных суглинков) происходит разрушение некоторых структурных связей (кристаллизационных и водноколлоидных) и уменьшение пористости. В результате возникает неравномерное уплотнение грунтов – просадка и, как правило, в толще просадочных грунтов образуются трещины.
Эти грунты характеризуются высоким содержанием пылеватых частиц (до
80-85 %), высокой пористостью. Главные факторы возникновения просадочных явлений – это генезис и последующие условия существования грунта,
его гранулометрический и минеральный составы, влажность, пористость,
давление от сооружений, длительность увлажнения, состав и свойства
увлажняющей среды. Для предупреждения опасных и нежелательных для сооружений деформаций просадочных грунтов проводят мероприятие по
улучшению свойств лессовых грунтов: механическое уплотнение с помощью
трамбующих устройств, предварительное их замачивание и др.
Осадка. Сооружения оказывают на грунты вертикальное давление (вес
сооружения) и горизонтальное (от действия ветра) воздействие динамических нагрузок. Все эти факторы, а также изменение температуры (замерзание, оттаивание) и влажность грунта могут вызвать сжатие сооружений и их
осадку. Осадка сооружений может быть равномерной и неравномерной, допустимой и недопустимой. Неравномерная осадка, при которой различные
части сооружения испытывают неодинаковую осадку, приводит к их деформации. Допустимая осадка для отдельных типов сооружений устанавливается
специальными техническими условиями при проектировании сооружений.
При допустимой осадке не происходит деформация архитектурных деталей
сооружения.
При строительстве и эксплуатации горных предприятий приходится
сталкиваться с проявлением различных геологических процессов, осложняющих освоение и разработку месторождений полезных ископаемых. В отличие от естественных геологических, инженерно-геологические процессы и
явления при разработке месторождений характеризуются обычно большей
интенсивностью, более быстрым протеканием во времени, ограниченностью
площади их проявления и более разнообразным характером.
Особенно разнообразны и опасны по возможным последствиям инженерно-геологические процессы и явления, сопровождающие подземную разработку месторождений. Поэтому, важнейшим принципом эффективности и
безопасности подземной разработки является обеспечение максимального
соответствия решений инженерно-геологическим условиям.
Инженерно-геологический разрез
Инженерно-геологический разрез - это проекция геологического строения на вертикальную плоскость. На разрезе показываются условия залегания
пород, их литологический состав, физико-механические свойства, возраст;
фиксируются наличие и глубина залегания подземных вод, выделяются инженерно-геологические элементы (рис. 17). Разрезы строятся по данным разведочных горных выработок: скважин, шурфов.
Порядок работы. Учебный инженерно-геологический разрез студенты
строят по двум вариантам прилагаемых геолого-литологических колонок
скважин: 1,3,5,7,9 и 2,4,6,8,10 (таблица 5) и оценивают инженерногеологические условия участка под руководством преподавателя. С учетом
горизонтального и вертикального масштабов наносятся точки заложения
скважин (по горизонтали - расстояния между скважинами, по вертикали абсолютные отметки их устьев). Построенные точки соединяют плавной линией и получают профиль рельефа местности. В местах заложения скважин
при помощи графических
обозначений наносятся данные геолого-
литологических колонок. Затем, они увязываются между собой в единое целое – геологический разрез. Для этого одноименные слои, вскрытые скважинами, соединяются плавными линиями. Штриховой линией показывают на
разрезе уровень грунтовых вод, буквенно-цифровыми индексами – возраст
горных пород и их генезис. Рядом с разрезом отображается легенда: условные обозначения горных пород.
Рис. 17 Инженерно-геологический разрез
Инженерно-геологический разрез анализируют по следующей схеме.
1. Послойно (сверху вниз) описывают слагающие разрез грунты:
наименование, условия залегания (мощность, характер напластования), основные свойства;
2. При наличии подземных вод дают их характеристику: условия залегания, водовмещающие и водоупорные породы, мощность водоносного горизонта, режим фильтрации (напорный безнапорный), направление движения
потока, возможность развития подтопления;
3. Дают прогноз изменений геологической среды, которые могут произойти при проведении горных пород, каковы будут их негативные последствия.
Обработка результатов. Отчет о проделанной работе включает в себя
построенный инженерно-геологический разрез с условными обозначениями и
полным анализом исследуемого участка.
Контрольные вопросы:
Что изучает инженерная геология
Суффозия, осадка и просадка
Плывуны и мероприятия по борьбе с ними
Задачи инженерной геодинамики
Практическое значение инженерно-геологических карт и разрезов
Таблица 5
Геолого-литологические колонки буровых скважин
9
10
166,0
8
166,5
7
167,0
6
167,6
5
167,2
4
166,8
167,3
3
167,0
2
167,4
1
167,1
Наименование породы
Возраст
Номер скважины и абсолютная отметка ее устья (2-ая строка)
eOIY
0,5
0,7
0,6
0,5
0,6
0,5
0,6
0,5
0,4
0,6
dQIII
1,2
2,5
2,5
3,6
2,2
3,8
1,2
2,6
1,0
3,2
edQII
6,5
2,4
1,6
1,5
4,0
6,5
4,5
2,8
3,2
5,8
dQIII
-
1,5
1,0
1,2
-
-
-
1,5
1,2
-
edQII
-
3,5
3,0
3,1
-
-
-
3,2
2,0
-
Песок среднезернистый
aN2
3,6
4,0
4,9
5,7
5,5
5,8
4,0
3,8
2,8
1,8
Глина плотная однородная
Известняк пористый
mN1
4,0
3,5
1,5
1,4
0,5
0,2
2,8
2,5
4,5
6,8
mK1
5,0
5,0
5,0
4,8
4,5
5,5
5,5
4,5
3,5
4,5
Глубина залегания
грунтовых вод,(м)
-
7,5
9,4
6,5
8,8
5,7
8,0
4,2
6,0
2,8
4,0
Мощность слоев в скважинах, м
Почвенный слой
Суглинок лессовидный
Супесь
Песок мелкозернистый
Супесь лессовидная
Список рекомендуемой литературы:
1. Ананьев В.П. Инженерная геология: Учеб. для строит. спец. вузов/В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк.,
2002. – 511 с.
2. Справочник по инженерной геологии. – М.: Недра, 1981. – 154 с.
3. Чернышев С.Н., Чумаченко А.Н., Ревелис И.Л. Задачи и упражнения
по инженерной геологии: Учебное пособие. –2-е изд., испр. и доп.– М.:
Высш. шк., 2001.– 254 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Сравнительная характеристика категорий и сингоний (Барская, Рычагов, 1970)
Категория
Высшая
Сингония
Кубическая
Средняя
Низшая
Гексагональная Тетрагональная Тригональная Ромбическая Моноклинная Триклинная
Максимум элементов
симметрии, возмож-
3L44L36L29PC
L66L27PC
L44L25PC
L33L23PC
3L23PC
L2PC
C
ный в каждой сингонии
Минимум
элементов
симметрии, необходимый
и
достаточный
для
отнесения
кри-
сталла к данной син-
Более одной
оси высшего
Только одна ось высшего порядка
L6
L4
порядка
гонии
L3
Ни одной оси высшего порядка
Более одной
L2 или P
L2 или более
ментов
одной P
симметрии
Развитие кристалла по
кристаллографическим
осям
a=b=c
a=bc
Нет эле-
abc
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Кристаллографические сингонии (системы)
Кристаллографические оси
Сингония
Форма кристалла
Минерал
Кубическая
Куб
Октаэдр
Икоситетраэдр
Алмаз
Пирит
Галит
Тетрагональная
Квадратные призмы
и пирамиды
Халькопирит
Рутил
Циркон
Гексагональная
Шестигранные (гексагональные)
призмы и пирамиды
Тригональная
Трехгранные (тригональные)
призмы и пирамиды, ромбоэдры
Апатит
Берилл
Графит
Кальцит
Кварц
Турмалин
Ромбическая
Ромбические призмы и пирамиды
Барит
Сера
Топаз
Моноклинная
Призмы и наклонные концевые
грани (пинакоиды или моноэдры)
Гипс
Мусковит
Авгит
Триклинная
Пары граней
(пинакоидов),
моноэдры
Альбит
Анорит
Дистен
(кианит)
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Типы кристаллических решеток Браве
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Определитель минералов
№
п/п
1
1
2
3
Минерал,
формула
Разновидности (Р.)
Сингония (С.) Формы Твердость, Спайность
Цвет (Ц.)
нахождения в приробалл
(Сп.)
Черта (Ч.)
Дополнительные
де (Ф.)
плотность,
Излом
Блеск (Б.)
свойства
3
(Изл.)
г/см
2
3
4
5
6
7
I. САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1. Алмаз - С
С. - кубическая
10
Сп. - нет
Ц. - бесцветный, Диэлектрик, пропусР.: - бриллиант Ф.- хорошо ограни3,52
Изл. - нежелтоватый,
кает ультрафиолепрозрачный,
ченные кристаллы
ровный
синеватый, ре- товые (УФ) и инфракарбонадо - черный, (октаэдры и ромбодоже - зеленый,
красные (ИК) лучи, в
борт - непрозрачдекаэдры). Самый
красный, черУФ и катодных лучах
ный, низкого качебольшой алмаз “Кюлный
светится голубым и
ства;
ленан” весил 3025
Ч. - нет
желтым светом. Резко
баллас - шарообраз- карат
Б. - алмазный,
выступает из воды
ный борт
сильный
2. Графит - С
С. - гексагональная
1,0
Сп. - весь- Ц. - железоПишет на бумаге,
Ф. - таблички, плот2,2
ма соверчерный до
пачкает руки, проные землистые и чешенная
стально-серого водник электричества
шуйчатые массы
Изл. - неЧ. - черная
ровный
Б. - металловидный до жирного
3. Сера - S
С. - ромбическая, мо1,5 - 2,5
Сп. - разЦ. - желтый,
Хрупкая. Загорается
жет быть гексаго2,1
личная
коричневый,
от спички, пламя гональная и аморфная
Изл. - незеленый, серый лубое, удушливый
Ф. - порошковатые и
ровный
Ч. - белая
запах сернистого газа.
землистые массы,
Б. - жирный
Плохой проводник
налеты, корочки
электричества. Электризуется при трении.
Растворяется в сероуглероде
Генезис (Г.)
Спутники (Спут.)
Применение (Пр.)
Прочие сведения
8
Г. - магматический в трубках взрыва. Метаморфический (космический) в астроблемах
Концентрируется в россыпях
Пр. - драгоценность 1 класса, абразивный
материал
Г. - магматический и метаморфический
Пр. - в металлургии, для изготовления
электродов, сухих элементов, красок, карандашей, смазочных веществ
Г. - образуется при разложении гипса,
выделяется из вулканов и горячих источников
Спут. - гипс, целестин, арагонит, кальцит,
битумы, нашатырь и другие
Пр. - электрохимия, медицина, электротехника, военное дело, сельское хозяйство, резиновая промышленность, спичечное производство и др.
1
4
5
2
4. Золото - Au
Р.: электрум - до
30% и более серебра;
медистое золото до 20% меди;
висмутистое золото - до 3% висмута;
мальдонит - до 35%
висмута
5. Платина -Pt
Р.: ферроплатина;
иридистая, палладистая,
родонистая,
медистая платина
3
С. - кубическая
Ф. - кристаллы редки, чаще - листочки,
чешуйки, древовидные формы. Встречаются крупные самородки (до 70, 100, 250
кг)
4
2,5 - 3
15 - 19
5
Сп. - совершенная
Изл. - неровный,
ступенчатый
6
Ц. - золотистый, более
светлый при
присутсвии серебра
Ч. - зеленоватокоричневая
Б. - металлический
7
8
Ковкое. Не растворя- Г. - магматический (в кислых жильных
ется в HСl и HNO3.
породах) и экзогенный ( в россыпях), диаРастворяется в нагре- генетический и результате разрушения
Спут. - пирит, арсенопирит, киноварь,
той царской водке
барит, магнетит, платина, алмаз и др.
Пр. - украшения 1 класса, валюта, медицина, архитектура, приборостроение,
электронная микроскопия и пр.
С. - кубическая
Ф. - кристаллы редки. Чаще аморфна.
Самородки до 8 кг
4 - 4,5
14 - 19
Сп. - отсутствует
Изл. - неровный
Ц. - стальнобелый
Ч. - серая
Б. - металлический
Ковкая. Растворяется Г. - магматический, в основных и ультратолько в нагретой
основных породах. Россыпная
царской водке
Спут. - серпентин, оливин, хромит, магнетит, халькопирит и др.
Пр. - в ювелирном деле, медицине, электротехнике, гальванопластике, электронной микроскопии, для изготовления кислото- и огнеупорной лабораторной посуды
6
1. Пирит - FeS2
(серный колчедан)
С. - кубическая
Ф. - зернистые массы, кристаллы в форме куба
7
2. Марказит - FeS2 С. - ромбическая
(лучистый колчедан) Ф. - желваки, корочки, копьевидные
сростки, лучистошестоватые агрегаты,
плотные массы
6 - 6,5
4,9 - 5,2
6
4,9
II. СУЛЬФИДЫ
Сп. - отЦ. - соломенно- Штриховка на гранях Г. - гидротермальный (жильный, контаксутствует
желтый
куба. Слабо проводит товый); гипергенный; часто встречается в
Изл. - неЧ. - черная
электричество
глинах и угольных пластах
ровный,
Б. - металличеСпут. - сернистые соединения Cu, Pb, Zn,
реже стуский, яркий
золото, марказит, сидерит, лимонит, гетит
пенчатый
и др.
Пр. - сырье для получения серной кислоты
Сп. - отЦ. - бронзовоСлабая электГ. - гидротермальный и гипергенный
сутствует
желтый
ропроводность
Спут. - пирит, кварц; реже - галенит,
Изл. - неЧ. - сероватосфалерит, медные руды и др.
ровный
желтая
Пр. - сырье для получения серной кислоБ. - металличеты
ский серебрянозолотой
1
8
2
3. Халькопирит
CuFeS2 (медный
колчедан)
3
С. - тетрагональная
Ф. - Тетраэдрические
кристаллы, двойники,
сплошные массы и
вкрапленники
4
3,5 - 4
4,2
5
Сп. отсутствует
Изл. - неровный
9
4. Галенит - PbS
(свинцовый блеск)
С. - кубическая
Ф. - кристаллы, кристаллические массы
2-3
7,4 - 7,6
Сп. - весьма совершенная
Изл. - неровный
10
5. Сфалерит -ZnS
(цинковая обманка)
Р.: клейофан - светлый;
марматит - темный
(> 10% Fe);
умучионит - окрашенный реальгаром
в малиновый или
розово-красный
цвет, почковидный и
др.
6. Молибденит MoS2 (молибденовый блеск)
С. - кубическая
Ф. - кристаллы,
сплошные крупно- и
мелкозернистые массы
3,5 - 4
3,9 - 4,2
Сп. - весьма совершенная
Изл. - разный
С. - гексагональная
Ф. - листоватые кристаллы. Часто радиально-лучистые агрегаты и оторочки
кварцевых жил
1
4,7
Сп. - весьма совершенная
Изл. - неровный
11
6
Ц. - ярко-желтый, золотистый
Ч. - зеленоваточерная
Б. - сильный,
металлический
Ц.- свинцовосерый
Ч. - голубоватосерая
Б. - металлический
Ц. - от бесцветного до темнобурого и почти
черного
Ч. - белая,
светло-желтая
до темно-бурой
Б. - алмазный
до полуметаллического
7
Пестрая побежалость
типа павлиньего хвоста (пера). Плохой
проводник электричества
8
Г. - преимущественно гидротермальный,
жильный и контактовый
Спут. - пирит, касситерит, кварц, барит,
кальцит, сернистые соединения Cu, Zn,
Pb, Ag, Ni, Co и другие
Пр. - важнейшая медная руда
Слабо проводит
электричество. Часто
содержит примесь
серебра
Г. - магматический и метаморфический
Спут. - сфалерит, халькопирит, кварц,
кальцит, барит, флюорит и др.
Пр. - главная свинцовая руда
Отдельные разновидности обладают
триболюминесценцией. Диэлектрик. Разлагается в HСl с образованием H2S
Г. - гидротермальный, реже пневматолитовый. Может быть типергенным ( в зонах цементации)
Спут. - галенит и др. сульфидные минералы, кварц, барит, флюорит; реже - карбонаты и др.
Пр. - главная цинковая руда
Ц. - стальносерый
Ч. - голубоватая, пишет на
бумаге
Б. - сильный
металлический
От графита отличается цветом, чертой,
блеском, упругость.
листочков
Г. - пневматолитовый и гидротермальный Может быть магматической
Спут. - касситерит, пирит, золото и др.
Пр. - важнейшая молибденовая руда
1
12
2
3
7. Киноварь -HgS
С. - тригональная
Р.: печенковая руда Ф. - ромбоэдры,
- темная смесь кино- двойники, пророставари глины и биту- ния. Обычно сплошмов
ные зернистые массы
13
1. Гипс CaSО4 · H2O (легкий шпат)
Р.: - алебастр мелкозернистый белый гипс;
селенит - волокнистый розовый гипс
2. Ангидрит CaSO4
С. - моноклинная,
ромбическая
Ф. - одиночные кристаллы, двойники
гальские и парижские) типа ласточкина
хвоста, зернистые
массы
C- ромбическая
Ф. - таблитчатые и
призматические кристаллы с грубой
штриховкой на гранях. Сплошные мраморовидные массы
3. Мирабилит Na2SO4 · 10H2O
(глауберова соль)
С. - моноклинная
Ф. - выцветы, корочки, сплошные массы
14
15
4
2 - 2,5
8 - 8,2
2
2,3
5
Сп. - совершенная
Изл. - неровный
III. СУЛЬФАТЫ
Сп. - соЦ. - белый, роврешенная зовый, серый,
Изл. - небесцветный
ровный,
Ч. - белая
занозистый Б. - стеклянный
3 - 3,5
Сп. - со2,9 - 2,98 вершенная
Изл. - неровный
1,5 - 2
1,48
6
Ц. - красный
(кошенильно),
реже - свинцово-серый, до
черного
Ч. - красная
Б. - алмазный
Сп. - совершенная
Изл. - неровный
7
В 15 раз быстрее
кварца вращает плоскость поляризации.
Диэлектрик. При
нагревании в закрытой паяльной трубке с
железными опилками
дает капельно-жидкую ртуть
Растворяется в воде в
соотношении 1:400.
При нагревании до 63
°С теряет воду и переходит в ангидрит
8
Г. - гидротермальный (эпигодротермальный - осаждается при нейтрализации щелочных ртутных растворов вблизи поверхности). Может быть в россыпях
Спут. - самородная ртуть, пирит, марказит, реальгар, антимонит, кварц, флюорит, барит, халцедон, опал,
Пр. - важнейшая ртутная руда и прирдная краска
Г. - морской химический осадок, выпадает из растворов при 63 °С, продукт гидратации ангидрита и окисления серы и сернистых минералов
Спут. - ангидрит, галит, кизерит
Пр. - в архитектуре, как поделочный камень, удобрение, при фальсификации
продуктов
Ц. - серый, гоПоглощая воду, мед- Г. - химический, морской осадок; выпалубой, голубо- ленно переходит в
дает из растворов при температуре выше
вато-серый, фи- гипс. В восстанови63 °С. Может встречаться в зонах вулкаолетовый
тельном пламени на
низма как результат выпадения из горяЧ. - белая
угле дает CaS, коточих растворов
Б. - матовый,
рый в капле воды на
Спут. - гипс, галит, кизерит, борацит
сахаровидный, серебряной монете
Пр. - поделочный камень; для производна плоскостях
вызывает появление ства серной кислоты
спайности темного пятна
перламутровый
Ц. - белый,
Горько-соленый
Г. - химический, озерный и почвенный
бесцветный
вкус. На воздухе теосадок
Ч. - белая
ряет воду и рассыпаСпут. - галит, тенардит
Б. - стеклянется. Легко растворим Пр. - для изготовления соды и в стекольный, матовый
в кислотах
ном производстве
1
16
2
4. Барит - BaSО4
(тяжелый шпат)
3
С. - ромбическая
Ф. - таблитчатые и
призматические кристаллы, сплошные
зернистые и листоватые массы
4
2,5 - 3
4,3 - 4,6
5
Сп. - совершенная
по двум
направлениям
Изл. - неровный
6
Ц. - белый, розовый, бурый,
красный, реже бесцветный
Ч. - белая
Б. - матовый
7
8
В HСl не растворяет- Г. - гидротермальный, рудных и чисто
ся. В пламени паяль- баритовых жил. Гипергенный, зоны женой трубки растреслезных шляп
кивается, края заСпут. - флюорит, медные, свинцовые,
кругляются
цинковые, серебряные минералы, гипс,
кальцит, халцедон, кварц, цеолиты и др.
Пр. - в лакокрасочной, резиновой, бумажной, фармакологической промышленности
17
1. Галит - HСl (каменная соль)
С. - кубическая
Ф. - сплошные зернистые массы, палсты, кристаллы, корки, друзы
2,0
2,0
18
2. Сильвин -KCl
С. - кубическая
Ф. - сплошные зернистые массы, пласты, кристаллы, друзы
2,0
2,0
Сп. - совершенная
Изл. - неровный,
ступенчатый
Ц. - белый,
красный, розовый, серый
Ч. - белая
Б. - стеклянный, жирный
Горько-соленый на
вкус. Фигуры удара
на гранях куба косые
19
3. Нашатырь NH4Cl
С. - кубическая
Ф. - налеты и корочки
1,5 - 2
1,53
Сп. - совершенная
Изл. - неровный
Ц. - белый,
желтоватый
Ч. - белая
Б. - матовый
Соленый жгучий
вкус. При нагревании,
не плавясь - улетучивается. При нагревании в закрытой трубке с содой дает сильный запах аммиака.
Легко растворим в
воде
IV. ГАЛОИДЫ. ХЛОРИДЫ
Сп. - соЦ. - белый, сеСоленый на вкус.
вершенная рый, розовый,
Легко растворяется в
Изл. - некрасный
воде. Фигуры удара
ровный,
Ч. - белая
на гранях куба пряступенчаБ. - стеклянмые
тый
ный, жирный
Г. - лагунно-морской, озерный, химический осадок. Может быть продуктом возгонки вулканов
Спут. - сильвин, ангидрит, карналит, полигалит
Пр. - для химической и пищевой промышленности
Г. - лагунно-морской и озерный, химический осадок. Может быть продуктом возгонки вулканов
Спут. - галит, ангидрит, полигалит, карналит
Пр. - источник калия
Г. - возгоны в районах вулканизма и подземных пожаров, в зонах пластов каменного угля. Продукт гниения органики
Спут. - сера, квасцы, селитра
Пр. - в химической, кожевенной, лакокрасочной промышленности, при паянии
и лужении
1
20
2
3
1. Флюорит - CaF2 С. - кубическая
Ф. - кристаллы, зер(плавиковый шпат)
нистые и плотные
Р.: оптический
флюорит - бесцвет- массы, столбчатые
натеки
ный;
ратовкит - темнофиолетовый;
радиофлюорит - с
примесью радия
4
4,0
3,1 - 3,2
5
6
V. ФТОРИДЫ
Сп. - соЦ. - фиолетовершенная вый, зеленый,
по октаэдру бесцветный
Изл. - неЧ. - голубая,
ровный
зеленая
Б. - стеклянный
7
8
Может обладать термолюминесценцией.
Не проводит электричества, пропускает
ИК и УФ лучи и др. В
пламени плавится,
окрашивая пламя в
красный цвет. При
нагревании порошка
CaF2 в пробирке с
H2SO4 выделяет HF
Г. - гидротермальный, реже - пневматолитовый, встречается в грейзенах и пегматитах. Ратовкит может быть гипергенным
Спут. - кварц, барит, кальцит, галенит,
сфалерит
Пр. - для приготовления фтористых препаратов
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Классификация магматических горных пород
Степень кисХарактерные минералы
лотности (содержание SiO2 в
%)
1
2
Кислые породы Много полевого шпата (ортоклаза, микроклина). Очень мало (5-10%)
70-65
темноцветных минералов (роговая обманка, биотит)
Основной минерал полевой шпат (микроклин, ортоклаз). ТемноцветСредние породы ных минералов мало (до 15%)
65-52
Основной минерал – полевой шпат. Присутствует нефелин. Темноцветных минералов мало (до 15 %)
Основной минерал - полевой шпат (плагиоклаз). Темноцветных минералов (авгит, биотит) становится больше (до 25 %).
Основные поро- Основной минерал – полевой шпат (плагиоклаз), пироксены. Темноды 52-40
цветных минералов 35-40 %
Состоит из одного минерала – полевого шпата (плагиоклаза: лабрадора)
Ультраосновные Полевой шпат отсутствует. Основные минералы – оливин, пироксены
породы 40-35
В основном состоит из оливина
В основном состоит из минералов группы пироксенов. Брекчиевидная
порода, состоящая из оливина, пироксена, граната и других минералов
Количество
кварца в %
Окраска
Плотность
3
До 50
4
Светлая
5
Легкий
Нет
Светлая
Легкий
Нет
Светлая
Легкий
<5 (до 0)
Темная
Легкий
Нет
Темная
Тяжелый
Нет
Темная
Тяжелый
Нет
Нет
Нет
Темная
Темная
Темная
Тяжелый
Тяжелый
Тяжелый
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Классификация магматических горных пород (продолжение)
Степень кислотности (содержание SiO2 в
%)
Интрузивные породы.
Структуры полнокристаллические
Эффузивные породы.
Структуры порфировые и
афанитовые
КайнотипПалеотипные
ные
(1)
Кислые породы
70-65
Средние породы
65-52
6
Гранит
7
Липарит
Сиенит
Трахит
8
Кварцевый
порфир
Порфир (ортофир)
Нефелиновый сиенит
Основные породы 52-40
Ультраосновные породы 4035
Диорит
Андезит
Порфирит
Габбро
Лабрадорит
Перидотит
Дунит
Пироксенит
Кимберлит
Базальт
Диабаз
Вулканические породы
непостоянного состава
Обломочно-вулканические породы
Пористого строения
9
Плотного
строения
Рыхлые
Сцементированные уплотненные
10
11
Пепел
12
Пемза
Вулканическое стекло
Вулканический песок
Вулканический щебень
Вулканическая
бомба
Вулканический
туф
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Классификация метаморфических горных пород
Название
Филлит
Текстура
Сланцевая, плойчатая
Минеральный состав
Серицит, хлорит, кварц
Слюдяной сланец
То же
Биотит, мусковит, иногда гранат, графит идр.
Хлоритовый сланец
То же
Хлорит, кварц, примесь слюды и др.
Тальковый сланец
Глинистый сланец
То же
То же
Горючий сланец
Сланцевая
Микроклиновый
гнейс
Массивная гнейсовая
Тальк
Тонкие глинистые частицы с примесью
пылеватых частиц кварца, иногда частиц хлорита
Глинистые сланцы, обогащенные органическим веществом
Кварц, микроклин, биотит, роговая обманка, пироксен, гранат
Кварцит
Массивная
Кварц
Мрамор
Массивная
Кальцит, реже доломит, иногда примесь
графита
Структура и внешний вид
Зеленая, светло - или темно-серая микрочешуйчатая порода; кварц заметен плохо, слабый шелковистый блеск
Средне- или крупночешуйчатая порода с очень
большим количеством слюды, кварц заметен
плохо
Чешуйчатая или листовая порода зеленого цвета;
кварц заметен плохо
Чешуйчатая масса талька
Зеленоватая, сероватая, желтоватая, бурая, красноватая окраска и тусклая поверхность сланцеватости
Черный и желтоватый цвет. Отличается от глинистых сланцев способностью гореть
Зернисто кристаллическая серая или желтоватая
порода, иногда с полосчатой, очковой или сланцевой текстурой
Мелкозернистая, иногда сливная (отдельные
зерна нельзя отличить) белая, желтая, красноватая порода, блестящая на изломе, иногда сланцевая, плитчатая
Зернисто-кристаллическая белая, светло-серая,
реже красноватая или желто-бурая порода, изредка со сланцевой или неясно-волнистополосчатой текстурой
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Классификация обломочных осадочных пород
Группа пород
Грубообломочные
Размеры обломков,
мм
Сцементированные породы
Окатанные
Неокатанные
>200
Валуны
Глыбы
200-10
10-2
Галька, галечник
Гравий
Щебень
Дресва
Песчаные
Алевритовые
Глинистые
Рыхлые породы
2-1
1-0,5
0,5-0,25
0,25-0,1
0,1-0,05
0,05-0,005
<0,005
Пески:
грубозернистые
крупнозернистые
среднезернистые
мелкозернистые
тонкозернистые
Алевриты
Глины
Окатанные обломки
Неокатанные обломки
Глыбовые брекчии
Конгломераты:
Валунные
Галечные
Брекчии
Гравийные (гравелиДресвяник
ты)
Песчаники:
грубозернистые
крупнозернистые
среднезернистые
мелкозернистые
тонкозернистые
Алевролиты
Аргиллиты
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Геохронологическая (стратиграфическая) шкала. Стратиграфический кодекс РФ, 3 изд-е, 2006.
1 – время, 2 – слои. Цифры в скобках указывают длительность эр и периодов в миллионах лет
Эон (эонотема)
Эра (эратема ) или группа
1
2
Кайнозойский
KZ
(около 65)
ФАНЕРОЗОЙ (531±1)
Мезозойская
MZ
(около 186)
Палеозоская
PZ
(около 284)
Протерозой – PR 2500
Архей – AR (более 1500)
Период1 (система2)
Индекс
Четвертичный (квартер) 1,8
Q
Эпоха 1 (отдел2)
Голоцен
Плейстоцен
Неогеновый 23±1
N
Плиоценовая
Миоценовая
Олигоценовая
Палеогеновый 65
P
Эоценовая
Палеоценовая
Меловой 145±3
K
Поздняя
Ранняя
Поздняя
Юрский 200±1
J
Средняя
Ранняя
Поздняя
Триасовый 251±3
T
Средняя
Ранняя
Поздняя
Пермский 295±5
Р
Средняя
Ранняя
Поздняя
Каменноугольный 369±0
С
Средняя
Ранняя
Поздняя
Девонский 418±2
D
Средняя
Ранняя
Силлурийский 443±2
S
Поздняя
Ранняя
Поздняя
Ордовиксий 490±2
О
Средняя
Ранняя
Поздняя
Кембрийский 535±1
€
Средняя
Ранняя
Расчленение на системы имеет только местное значение
Индекс
Q4
Q1-3
N2
N1
P3
P2
P1
К1
К2
J3
J2
J1
Т3
Т2
Т1
Р3
Р2
Р1
С3
С2
С1
D3
D2
D1
S2
S1
О3
О2
О1
€3
€2
€1
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАТФОРМЕННЫХ СТРУКТУР
Класс (порядок)
структур,
(их размеры в тыс.км 2)
Региональные
(более 500-1000)
Крупнейшие
(надпорядковые;
100-500)
Крупные
(первого порядка;
10-100)
Средние
(второго порядка;
0,2-10)
Мелкие
(локальные,
третьего порядка;
0,02-0,2)
Замкнутые структуры
Округлые
Удлиненные
(отношение ширины к длине
(отношение ширины к длине
от 1:1 до 1:2)
более 1:2)
ПоложиОтрицаПоложиОтрицательные
тельные
тельные
тельные
Щиты
Плиты
Хребты
Плиты
Кряжи
Полузамкнутые
структуры
Положительные
Антеклизы
Синеклизы
Гряды
Желоба
Своды
Впадины
Мегавалы
Прогибы
Выступы
Котловины
Валы
Депрессии
Ступени
Мысы
Мульды
Брахиантиклинали
Брахисинклинали
Поднятия
(куполо- и
горстовидные)
Купола
Сочленяющиеся
структуры
Отрицательные
Седловины
Носы
Перемычки
Заливы
Ниши
Пережимы
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Классификация структур земной коры (согласно плитотектонической гипотезе)