- •Основы геологии и грунтоведения
- •Isbn 5-06-003690-1
- •Оглавление
- •Глава 1. Основные сведения о геологии 7
- •Глава 2. Земная кора и её состав 26
- •Глава 3. Грунтоведение 80
- •Глава 1. Основные сведения о геологии
- •1.1. Планета Земля
- •1.1.1. Происхождение планеты Земля
- •1.1.2. Форма Земли
- •1.1.3. Строение Земли
- •1.2. Геологическая хронология
- •1.2.1. Абсолютный возраст
- •1.2.2. Относительный возраст
- •1.2.3. Общая геохронологическая шкала
- •Глава 2. Земная кора и её состав
- •2.1. Земная кора
- •2.2. Тепловой режим земной коры
- •2.2.1. Температурные зоны
- •2.2.2. Геотермика
- •2.2.3. Многолетнемёрзлые грунты
- •2.3. Состав земной коры
- •2.3.1. Природные минералы
- •2.3.1.1. Общие сведения
- •2.3.1.2. Генезис и свойства минералов
- •2.3.1.3. Кристаллохимическая классификация минералов
- •2.3.2. Горные породы
- •2.3.2.1. Магматические породы
- •2.3.2.2. Осадочные породы
- •2.3.2.3. Метаморфические породы
- •2.3.3. Антропогенные образования
- •2.4. Расход продуктов земной коры
- •Глава 3. Грунтоведение
- •3.1. Концепция грунтоведения
- •3.2. Общие сведения о составе грунтов
- •3.3. Твёрдые компоненты грунтов
- •3.3.1. Силикаты природные (первичные)
- •3.3.2. Соли простые
- •3.3.3. Сульфиды природные
- •3.3.4. Минералы глинистые
- •3.3.4.2. Связи между минералами
- •3.3.4.3. Виды минералов
- •3.3.5 Вещества органо-минеральные
- •3.3.6. Лёд в поровом пространстве
- •3.3.6.1. Строение, виды и свойства льда
- •3.3.6.2. Мельтинг льда и режеляция воды
- •3.4. Жидкие компоненты грунтов
- •3.4.1. Вода – основная составляющая жидкого компонента
- •3.4.2. Классификация воды, пара и льда в поровом пространстве грунтов
- •3.4.2.1. Вода связанная (аномальная)
- •3.4.2.2. Вода переходного типа (от связанной к свободной)
- •3.4.2.3. Свободная вода (обычная)
- •3.4.2.4. Водяной пар (газообразная вода)
- •3.4.2.5. Лёд (твёрдая модификация воды)
- •3.5. Газообразные компоненты грунтов
- •3.5.1. Газы геологические
- •3.5.2. Газы подземные
- •3.5.3. Газы биогенные
- •3.5.4. Газы техногенные
- •3.5.5. Влияние газов на свойства грунтов
2.3. Состав земной коры
Для инженер-геолога земная кора является основной ареной исследований. С поверхности земной коры ведётся поиск местных и грунтовых стройматериалов, производятся инженерно-геологические изыскания для массового строительства и реализации сложных гидротехнических узлов, подземных сооружений, протяжённых транспортных комплексов и иных геотехнических объектов, включая объекты защиты от опасных геологических процессов и явлений.
Земная кора на 90 % сложена из горных пород, состоящих из минералов и их скоплений. Минералы изучает специальная наука минералогия, а горные породы – петрография.
Различают два вида горных пород: 1) природного происхождения, возникшие в условиях естественного залегания и выветривания; 2) искусственного происхождения – возникшие как продукт человеческой деятельности по переработке сырья для получения строительных материалов и изделий с заданными свойствами. Искусственные строительные материалы рассматриваются в курсе строительного материаловедения.
2.3.1. Природные минералы
2.3.1.1. Общие сведения
Минералы (лат. minera – руда) – это природные тела, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, образующиеся в результате физико-химических процессов в глубинах и на поверхности Земли. Минералы формируются из элементов Периодической системы (1869) Д.И. Менделеева. Основной минералообразующий элемент – кислород О2. Он содержится в составе 1364 минералов. На втором месте – кремний Si. Он является составной частью 430 минералов. В шеренгу минералообразующих элементов также входят алюминий Al, железо Fe, кальций Ca, калий K, натрий Na и магний Mg. Все перечисленные химические элементы являются главенствующими в минеральном царстве.
Минералы имеют определённый химический состав, кристаллическую структуру и характерные свойства: твёрдость, блеск, цвет, цвет черты, спайность и др. отличительные признаки и особенности, что подробно интерпретировано С.Н. Чернышёвым (с соавт.). Минералы в земной коре иногда встречаются в виде самостоятельных скоплений (месторождения полезных ископаемых), но чаще – входят в состав горных пород. Минералы определяют физико-механические и иные свойства горных пород. С этой точки зрения они представляют большой интерес для инженер-строителей.
В 1811 г. немецкий минералог Ф. Моос составил набор из 10 эталонных минералов. Он используется для быстрого определения относительной твёрдости минерала методом царапания (в баллах): 1 – тальк, 2 – гипс, 2 – кальцит, 4 – флюорит, 5 – апатит, 6 – ортоклаз, 7 – кварц, 8 – топаз, 9 – корунд, 10 – алмаз.
К настоящему времени в земной коре обнаружено и диагностировано около 3000 минералов. Большинство из них встречаются редко и лишь чуть больше 100 минералов встречаются часто и в достаточно больших количествах. Они входят в состав магматических, метаморфических и осадочных пород, образуя соответствующие ассоциации. Такие минералы называют породообразующими.
Помимо природных минералов в промышленных целях создана большая группа искусственных минералов. Часть из них повторяет природные образования, другие созданы с целенаправленными свойствами и характеристиками, что достигается подбором компонентов сырья и последующей его переработкой. Примером искусственных минералов являются гидравлические минеральные вяжущие вещества типа кальциевых алюминатов и ферритов. Также получены металлокерамические минералы (корундовый микролит) с высокой твёрдостью и стойкостью.