Текст книги "Геология"

М.В. Венгерова, А.С. Венгеров
Геология

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время объемы промышленного и гражданского строительства увеличиваются, а также усложняются объекты строительства, повышается высотность зданий, расширяется подземное строительство. Часто строительство приходится вести в пределах уже существующей застройки, проводить реконструкцию старых зданий, которая требует дополнительного исследования основания сооружения, и на ранее неиспользуемых землях ввиду сложных инженерно-геологических условий. В связи с этим возрастает необходимость точного и экономически обоснованного проектирования, невозможного без грамотного применения инженерно-геологических исследований природных условий территорий будущего строительства.

При подготовке бакалавров по основным образовательным программам, составленным в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 08.03.01 «Строительство» дисциплина «Геология» изучается в рамках модуля «Инженерное обеспечение строительства».

В соответствии с учебными планами подготовки бакалавров по образовательным траекториям «Механическое оборудование и технологические комплексы предприятий строительных материалов, изделий и конструкций», «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций», «Городское строительство и хозяйство», «Проектирование зданий», «Проектирование и эксплуатация систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования», «Проектирование, изготовление и монтаж конструкций зданий и сооружений», «Теплоснабжение и вентиляция», «Технология и организация промышленного и гражданского строительства», «Проектирование и возведение объектов промышленного и гражданского строительства», «Экспертиза и управление недвижимостью», «Экспертиза инвестиционно-строительного проекта и управление недвижимостью», «Водоснабжение и водоотведение», «Гидропневмосистемы в строительстве и промышленности», «Стоимостной инжиниринг в строительстве» рабочая программа дисциплины «Геология» предусматривает 18 часов лекций, 18 часов лабораторных работ, две контрольные работы и расчетно-графическую работу.

В результате изучения дисциплины «Геология» студенты должны:

– знать основные требования нормативной документации в строительстве в области проектирования и градостроительства; способы и методы инженерно-геологических изысканий; законы геологии, гидрогеологии; генезис и классификацию пород и грунтов;

– уметь анализировать воздействие окружающей среды на материал в конструкции; применять нормативную документацию для разработки технических заданий на проектирование и инженерные изыскания; решать простейшие задачи инженерной геологии; читать геологическую графику;

– демонстрировать навыки диагностики породообразующих минералов и горных пород, построения геологической графики.

Самостоятельная работа студентов по данной дисциплине складывается из следующих составляющих:

– изучение отдельных тем разделов программы дисциплины;

– подготовка к лекционным занятиям (мини-тест по каждому разделу дисциплины);

– подготовка к выполнению лабораторных работ;

– подготовка к контрольным работам (решение простых задач по инженерной геологии, работа с коллекциями минералов и горных пород на кафедре);

– выполнение расчетно-графической работы;

– подготовка к сдаче зачета.

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОЛОГИЯ»

Дисциплина «Геология» является комплексным курсом, объединяющим основные сведения из области общей геологии, гидрогеологии, грунтоведения, геодинамики, методики инженерно-геологических изысканий и других геологических дисциплин, которые в той или иной мере связаны с вопросами строительства:

– общая геология – наука, изучающая состав, строение Земли;

– историческая геология – наука, изучающая историю и закономерности развития земной коры;

– минералогия и петрография – науки о минералах и горных породах;

– геоморфология – наука, изучающая развитие рельефа поверхности земной коры, его происхождение и связи с геологическим строением;

– геодинамика – наука, изучающая процессы, протекающие в недрах Земли и на ее поверхности;

– грунтоведение – наука, изучающая физические и физикомеханические свойства грунтов;

– механика грунтов – наука, изучающая деформации и напряжения, возникающие в горных породах под действием внешних и внутренних сил;

– гидрогеология – наука о подземных водах, их составе, свойствах, происхождении;

– геокриология – наука, предметом изучения которой является зона многолетней мерзлоты в земной коре и все процессы и явления этой зоны, осложняющие строительное производство.

Горные породы (грунты) служат строительными материалами, средой для строительства и основанием зданий и сооружений. От взаимодействия сооружений с окружающей геологической средой зависит их долговечность и надежность.

1.1. Основы общей геологии

1.1.1. Строение Земли и земной коры

Форма Земли – геоид. Трехосный эллипсоид вращения с полярным сжатием. R_э = 6378,16 км, R_п = 6356,78 км;

М = 6х10 ²⁴ кг; g = 9,8 м/с ².

Магнитное поле Земли ассиметрично под действием солнечного ветра. Форма его меняется, образуя сферу, которая защищает планету от жесткого излучения.

Оболочки Земли подразделяются на внутренние и внешние. К внешним оболочкам Земли относятся атмосфера, гидросфера и биосфера.

В состав атмосферы входят:

– тропосфера, высотой в полярных широтах до 10 км, до 12 км в умеренных и 18 км в тропических широтах; содержит 80 % всей массы атмосферного воздуха и 90 % водяного пара;

характеризуется возникновением облаков, развитием циклонов и антициклонов;

– стратосфера (до 55 км), у верхней границы зоны находится озоновый слой, являющийся защитой Земли от ультрафиолетового излучения Солнца;

– мезосфера (до 80 км); в ней находятся свободные радикалы возбужденных молекул, которые обусловливают свечение атмосферы (северное сияние);

– термосфера (до 700 км), температура до высоты 200 – 300 км возрастает до 150 °К;

– экзосфера (выше 700 км) – сфера рассеивания.

Химический состав атмосферы, %: 78,084 N₂, 20,946 O₂, 0,934 Ar, 0,035 СО₂, 0,002 – все остальные газы и водяной пар.

Гидросфера по площади занимает 71 % поверхности Земли, в ее составе: мировой океан, подземные воды, реки, моря, ледники и др.; 98 % – соленые воды, пресные – 2 %.

Биосфера – область распространения живых организмов, включает в себя земную кору, атмосферу и гидросферу.

К внутренним оболочкам Земли относятся ядро, мантия и земная кора.

Ядро состоит из внутреннего твердого ядра, которое вращается, имеет железо-никелевый (состав и радиус 1216 км), и внешнего жидкого ядра, состоящего из железа с радиусом ~ 3400 км. Температура ядра 4000–6000 °С, плотность до 14000 кг/м ³, во внешнем ядре ‒ 9500–12300 кг/м ³.

Мантия занимает основной объем Земли (мощность до 2900 км). Делится на верхнюю (~900 км) и нижнюю (~2000 км). Мантия состоит из тяжелых минералов, богатых Fe и Mg. Они образуют соединения с SiO₂, силикаты (дуниты – породы ультраосновного состава). Плотность мантии 3300– 5000 кг/м ³, температура от 600–700 °С до 1500–1800 °С. Мантийное вещество находится в твердом состоянии, но в геологическом времени может обладать пластичностью, способностью к течению. Тепло передается от более нагретых частей к менее нагретым частям, т. е. внутри Земли происходит передача тепла от горячего ядра к приповерхностной зоне.

Земная кора – внешняя оболочка земли, ее мощность от 5 км под океанами и до 70 км – под континентами. Нижняя граница (по сейсмическим данным здесь наблюдается скачкообразное увеличение скорости распространения упругих волн) называется «слой Мохоровичича» или «Мохо».

Существует два типа земной коры океаническая и континентальная. Континентальная кора состоит из трех геологических слоев: осадочного чехла, «гранитного» слоя (породы гранитного состава) и базальтового (породы основного состава), мощность ее колеблется от 20 км (островные дуги) до 70 км (складчатые пояса). Океаническая кора имеет два слоя: осадочный чехол и базальтовый слой, мощность 5–6 км.

Земная кора имеет алюмо-силикатный состав, представленный в основном легкоплавкими соединениями. Химический состав Земной коры, %: О – 46,6; Si – 27; Al – 8,7; Fe – 5,1; Ca – 3,6; Na – 2,6; K – 2,6; Mg – 2,1; другие – 1,2.

Литосфера – жесткая внешняя оболочка земли, которая включает в себя земную кору и литосферную часть мантии (обладают одинаковыми физическими свойствами), подстилается астеносферой.

Астеносфера – пластичная оболочка мантии, где преобладают высокие температуры и появляются первые проценты расплава; в геологическом времени обладает свойствами очень вязкой жидкости.

Литосфера состоит из нескольких литосферных плит, которые движутся друг относительно друга по астеносфере за счет конвективных течений в мантии. Это перемещение называется тектоникой плит, в результате которой происходит непрерывное изменение земной коры – горные породы непрерывно разрушаются и формируются вновь.

Для изучения глубинных слоев земли применяют геофизические методы, основанные на разнице скоростей сейсмических волн при прохождении разных по плотности сред, где происходит преломление и частичное отражение волн. Верхняя часть земной коры изучается бурением сверхглубоких скважин (12,6 км на Кольском полуострове).

Земная кора имеет два источника тепла: Солнце и распад радиоактивных веществ на границе с мантией.

В земной коре выделяют три температурные зоны.

I – зона переменных температур до глубины 30 м, определяется климатом местности, в зимний период образуется подзона промерзания, которая зависит от климата и типа горной породы и определяется по карте в СНиП, по формулам или по многолетним наблюдениям, ее величина учитывается при расчете глубины заложения фундамента.

II – зона постоянных температур, распространяется до глубины 15–40 м и соответствует среднегодовой температуре местности.

III – зона нарастания температур, в которой температура возрастает с глубиной в зависимости от геотермического градиента. Геотермический градиент – величина возрастания температуры на каждые 100 м глубины. Геотермическая ступень – глубина, при которой температура повышается на 1 °С. Теоретически средняя величина этой ступени составляет 33 м.

Вопросы для самопроверки

1. Форма Земли, характеристика магнитного поля.

2. Строение Земли, характеристика внешних и внутренних оболочек, методы изучения.

3. Как называется огненно-жидкий силикатный расплав в недрах Земли?

4. Как называется оболочка Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии?

5. Как называется нижний слой атмосферы?

6. Тепловой режим земной коры (зона переменных, постоянных и нарастающих температур). В какой зоне изменение температур зависит от климата?

7. Для чего необходимо знание величины промерзания грунтов?

8. Геотермический градиент, геотермическая ступень.

1.1.2. Породообразующие минералы и горные породы

Земная кора сложена горными породами, которые состоят из минералов. Изучением минералов занимается наука минералогия.

Минералы

Минерал (лат. minera – руда) – химическое соединение, образующееся в результате естественных физико-химических и геологических процессов в земной коре или на ее поверхности. В земной коре содержится несколько тысяч минералов и их разновидностей, но только около сотни из них наиболее часто встречаются и в больших количествах входят в состав горных пород. Эти минералы называются породообразующими. Минералы, содержание которых в породах незначительно (менее 5 %) называются акцессорными.

По способу образования минералы могут быть объединены в две группы:

– эндогенные минералы, образующиеся на различных глубинах за счет внутренней энергии Земли в результате кристаллизации магмы и преобразования первичных минералов в условиях высоких давлений и температур;

– экзогенные минералы, образующиеся за счет внешней (солнечной) энергии в результате процессов выветривания (воздействие атмосферы, гидросферы, биосферы) разнообразных пород. Каждый минерал обладает определенным химическим составом и определенной кристаллической структурой, т. е. закономерным расположением в пространстве элементарных частиц (молекул, атомов, ионов). В зависимости от особенностей химического состава и кристаллической структуры минералы образуют многогранники различной формы, называемые кристаллами. Эти характеристики минералов обусловливают все физические свойства, такие как цвет, блеск, твердость и т. д.

Полиморфными модификациями называются минералы, имеющие одинаковый химический состав, но различное внутреннее строение, структуру. Например, графит и алмаз – С; кальцит и арогонит – СаСО₃, их относят к различным минеральным видам.

Изоморфизмом (от греч. isos – равный и morphe – форма) называется свойство различных, но родственных по химическому составу веществ кристаллизоваться в одинаковых структурах при одном типе химической связи. Минералы с переменным составом могут объединяться в один минеральный вид, если непрерывно изменение состава минерала от одного крайнего члена к другому.

Иногда минералы имеют неупорядоченное строение, когда атомы и ионы, их составляющие, располагаются беспорядочно, хаотично. Минералы с таким строением называются аморфными.

Наиболее часто встречающимися формами выделения минералов в природе являются минеральные агрегаты – беспорядочные скопления минералов. Минеральные агрегаты бывают мономинеральными (греч. monos – один) и полиминеральными (греч. polys – многочисленный). При описании минеральных агрегатов отмечают размер отдельных зерен и их форму. По размеру слагающих их кристаллов агрегаты могут подразделяться на гигантозернистые – слагающие кристаллы более 3 см; крупнозернистые – 3–1 см; среднезернистые – от 1 до 0,3 см; мелкозернистые – менее 0,3 см, выделяются также скрытокристаллические агрегаты, отдельные зерна которых не видны невооруженным глазом. Формы кристаллов, слагающих минеральный агрегат, могут быть: изометричные, таблитчатые, дисковидные, уплощенные, листоватые, пластинчатые, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые и т. д.

Физические свойства минералов

Минералы отличаются друг от друга по внешним признакам: цвету, блеску, форме и другим свойствам. Все физические свойства минералов находятся в прямой зависимости от их химического состава и кристаллической структуры. Для того чтобы распознать минералы в полевых условиях, не прибегая к специальным методам минералогического исследования и оборудованию, необходимо знать и уметь определить их основные физические свойства, которые можно использовать как диагностические признаки.

Оптические свойства

Прозрачность – свойство минерала пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности минералы подразделяются: на прозрачные (горный хрусталь, топаз, исландский шпат), полупрозрачные (флюорит, сильвин) и непрозрачные (пирит, магнетит).

Цвет: А. Е. Ферсман выделял следующие типы окраски минералов, обусловленные разными причинами:

– идиохроматическая (от греч. idios – свой собственный и chroma – цвет) окраска обусловлена внутренними свойствами минерала – особенностями строения кристаллической решетки. Некоторые минералы имеют определенный цвет, по которому их можно практически безошибочно определить. Например, пирит – латунно-желтый, магнетит – черный, малахит – зеленый, родонит – красный, азурит – синий.

– аллохроматическая (от греч. alios – другой, чужой) окраска связана с присутствием в минералах либо элементов-хромофоров (Cr, V, Ti, Mn, Fe, Al, Ni, Со, Cu, U, Мо), либо тонко рассеянных механических примесей. Такие минералы называются полихромными (от греч. polys – многочисленный и chroma – цвет, краска). Кроме того, анизотропные минералы могут обладать плеохромизмом (от греч. pleon – более и chroma – цвет), т. е. обнаруживать разную окраску при рассматривании их в разных направлениях. Например, даже незначительная примесь Сr₂ О₃ (0,1 %) окрашивает бесцветный минерал корунд в густой ярко-красный цвет, прозрачная разновидность которого называется рубином.

– псевдохроматическая окраска (от греч. pseudos – ложь) связана с различными оптическими эффектами: рассеянием и отражением света, интерференцией световых волн. Например, вспыхивающие на черном фоне ярко-синие пятна на поверхности полевого шпата лабрадора обусловлены интерференцией (явление иризации, от греч. iridos – радуга).

Для рудных минералов (халькопирит) характерна возникающая на их поверхности в результате окисления разноцветная пленка – побежалость.

Цвет черты – это цвет тонкого порошка минерала, который легко получить, если провести испытуемым минералом черту на матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом. Цвет минерала в порошке может быть таким, как его цвет в кристаллическом агрегате, но может и значительно отличаться. Для темноцветных и непрозрачных минералов цвет минерала в порошке – важный диагностический признак.

Блеск – это способность минералов отражать от своей поверхности световой поток. Установлено, что блеск зависит от показателя преломления минерала, т. е. величины, характеризующей разницу в скорости света при переходе его из воздушной среды в кристаллическую среду.

Механические свойства

Спайностью называется свойство минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям, обусловленным строением их кристаллических решеток, образуя при этом ровные площадки – плоскости спайности. Разрушение происходит предпочтительно по тем направлениям, по которым в кристаллической решетке существуют наиболее слабые связи. Это свойство минералов связано исключительно с их внутренним строением и не зависит от внешней формы кристаллов.

Плоскость спайности отличается от естественной грани кристалла тем, что естественную грань можно отбить, и она больше не повторится, а плоскости спайности можно получать многократно. На естественных гранях кристаллов часто наблюдается штриховка или следы растворения, плоскости спайности более гладкие и совершенные. Аморфные минералы не обладают спайностью.

Изломом называют характер поверхности раскола.

Твердость – степень сопротивления внешним механическим воздействиям – царапанию, резанию, вдавливанию. В минералогической практике применяется наиболее простой способ определения твердости – царапанье одного минерала другим, т. е. устанавливается относительная твердость минерала.

Для оценки относительной твердости австрийским минералогом Ф. Моосом была предложена шкала, состоящая из десяти минералов. Каждый последующий минерал этой шкалы царапает предыдущий, черта, полученная при этом, не стирается и остается в виде царапины. Более мягкие минералы оставляют на твердых минералах черту в виде порошка, которая легко стирается. Твердость минералов-эталонов в шкале условно обозначена целыми числами, несоответствующими их действительной твердости.

Шкала Мооса представлена следующими минералами:

1. Тальк Mg₃ [Si₄O_l0] (OH)₂.

2. Гипс CaSО₄·2H₂ О.

3. Кальцит СаСО₃. 4. Флюорит CaF₂.

5. Апатит Ca₅ [PО₄]₃ (F, Cl).

6. Ортоклаз K [AlSi₃ О₈].

7. Кварц SiО₂.

8. Toпаз Al₂ [SiО₄] (F, OH)₂.

9. Корунд А1₂ О₃.

10. Алмаз С.

Хрупкость – свойство минерала крошиться под давлением или при ударе.

Ковкость – свойство вещества под давлением расплющиваться в тонкую пластинку.

Прочие свойства

Плотность для различных минералов колеблется от 0,9 до 21 г/см ³. Все минералы по плотности можно разделить на три группы:

– легкие, с плотностью меньше 3 (галит, гипс, кварц и др.);

– средние, с плотностью порядка 3–5 (апатит, корунд, пирит и др.);

– тяжелые, с плотностью больше 5 (магнетит, золото и др.). Специфические свойства. Некоторые минералы обладают особыми, характерными только для них свойствами.

Магнитность определяется по способности минерала отклонять магнитную стрелку компаса (магнетит, пирротин).

Реакция с соляной кислотой некоторых минералов класса карбонатов сопровождается выделением углекислого газа.

Двойное лучепреломление (раздвоение световых лучей при прохождении через анизотропные кристаллы) характерно для прозрачной разности кальцита, называемой исландским шпатом. Если через исландский шпат рассматривать, например, печатный текст, то возникает двойное изображение.

Физиологические свойства

Соленым вкусом обладает галит (каменная соль), горькосоленым – сильвин.

Специфическим запахом обладает сера. Выделения арсенопирита при трении издают запах чеснока.

Классификация минералов

В основу современной классификации минералов положены кристаллохимические принципы, учитывающие химический состав и кристаллическую структуру минералов. Единицей такой классификации является минеральный вид. Сходные по составу и структуре минеральные виды объединяют в группы, подклассы и классы. Крупнейшим систематическим подразделением является тип. Выделяют пять типов: простые вещества, сульфиды, оксиды и гидроксиды, соли кислородных кислот и галогениды. Тип простых веществ делится на металлы и неметаллы, тип сульфидов – на собственно сульфиды, теллуриды и арсениды. Наибольшее число классов насчитывается в типе солей кислородных кислот. Минералы этого типа классифицируются по комплексным анионам. В программе дисциплины «Геология» рассматриваются следующие классы:

– самородные элементы – простые вещества в свободном состоянии;

– сульфиды – соли сероводородной кислоты Н₂S;

– галогениды – соли соляной кислоты НСl (хлориды) и соли плавиковой кислоты НF (фториды);

– оксиды и гидроокислы – соединения металлов и неметаллов с кислородом и водой;

– карбонаты – соли угольной кислоты Н₂ СО₃;

– сульфаты – соли серной кислоты Н₂SО₄;

– фосфаты – соли ортофосфорной кислоты Н₃ РО₄;

– силикаты – соединения, содержащие SiO₂ (основа кристаллической решетки – скелет из кремнекислородных тетраэдров [SiO₄] ⁴).

Горные породы

Горные породы – это природная совокупность минералов постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Наука, занимающаяся изучением горных пород, называется петрографией.

Горные породы, состоящие из одного минерала, называются мономинеральными (кварцит, известняк, каменная соль), состоящие из нескольких минералов – полиминеральными (гранит, глина).

Строение горной породы характеризуется структурой и текстурой.

Структура характеризует внутреннее строение породы, связанное со степенью ее кристалличности, абсолютным и относительным размером зерен или обломков, их формой.

Текстура характеризует особенность внешнего сложения горной породы, обусловленную размещением минеральных зерен в пространстве, их ориентировкой и окраской.

По условиям образования (генезису) горные породы условно делятся на три типа:

– магматические горные породы, возникающие путем кристаллизации природных силикатных расплавов внутри Земли и на ее поверхности;

– осадочные горные породы, образовавшиеся в результате жизнедеятельности и отмирания живых организмов или выпадения осадков из пересыщенных растворов или образовавшиеся в поверхностной части земной коры в результате выветривания любых ранее существовавших пород;

– метаморфические горные породы, образовавшиеся путем коренного преобразования любых ранее существовавших пород под влиянием высоких температур и давления, а также гидротермальных растворов.

Магматические горные породы возникают путем кристаллизации природных силикатных расплавов внутри земной коры или на ее поверхности и подразделяются на три класса:

– класс плутонических (интрузивных), т. е. полнокристаллических пород, происхождение которых связано с длительной кристаллизацией магматического расплава в земной коре;

– класс вулканических (эффузивных), т. е. порфировых или афировых пород с микрокристаллической или стекловатой основной массой, являющихся продуктами кристаллизации магмы, вышедшей на земную поверхность по вулканическим каналам и застывшей в течение короткого промежутка времени;

– класс гипабиссальных (жильных) пород, которые формируются на небольших глубинах и занимают по условиям залегания и структурам промежуточное положение между глубинными (плутоническими) и излившимися (вулканическими) породами и проявляются в виде малых интрузий (даек, силлов, штоков).

Формы залегания магматических тел

Батолит – крупный интрузивный массив, гигантская линза глубиной до 15 км и площадью от 100 до десятков тысяч км.

Шток – несогласная интрузия, в вертикальном разрезе имеющая форму колонны. В плане форма неправильная. От батолитов штоки отличаются меньшими размерами.

Лополит – согласная межпластовая интрузия блюдцеобразной формы.

Лакколит – согласная межпластовая интрузия, имеющая в разрезе грибообразную или куполообразную форму кровли и плоскую подошву.

Силлы – пластообразные тела, внедряющиеся между слоями вмещающих пород.

Дайка – несогласная интрузия небольших размеров (имеет секущие контакты с вмещающими породами).

Купол – сводообразные формы вулканических пород.

Лавовый покров – образуется в результате растекания магмы по поверхности Земли.

Потоки – вытянутые формы, возникающие при излиянии магмы из вулканов.

Химический состав магматических пород принято представлять в виде процентного содержания главных петрогенных оксидов: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MnO, MgO, TiO₂, СаО, Na₂O, K₂O и H₂O. В классификации магматических пород по химическому составу используют процентное содержание кремнезема (SiO₂) и (или) суммы щелочей (Na₂O + K₂O).

Плутонические и вулканические магматические породы могут возникнуть из магмы одного и того же химического состава, поэтому почти каждая плутоническая магматическая порода имеет излившийся аналог, тождественный ей по химическому составу, но минеральный состав пород при этом может быть разным. Эти различия связаны с условиями формирования пород.

Все магматические горные породы разделяются по содержанию кремнезема (SiО₂) на группы: кислые (более 65 %), средние (52–65 %), основные (45–52 %), ультраосновные (меньше 45 %).

Осадочные горные породы

Осадочные породы представляют собой скопления минерального или органического вещества, которые образуются в результате экзогенных процессов в пределах земной поверхности – на дне водоемов или на поверхности суши. Составляя всего 5 % объема земной коры, осадочные породы покрывают около 75 % поверхности Земли и чаще всего являются основаниями фундаментов сооружений.

Образование осадочных пород (литогенез) представляет собой совокупность ряда последовательных стадий:

– выветривание (физическое разрушение, дробление пород и последующее химическое разложение до состояния глин), которое приводит к разрушению верхней части всей континентальной коры;

– перенос преимущественно речными потоками, а также ветром, ледниками, временными водотоками. Продукты выветривания при этом продолжают измельчаться, истираться, сортироваться;

– отложение или седиментация рыхлых осадков в водных бассейнах с проявлением процессов дифференциации;

– диагенез включает в себя процессы уплотнения осадка, его дегидратацию (удаление воды) и цементацию вследствие постепенного погружения на большие глубины, увеличения лито– и гидростатической нагрузки, а также повышения температур за счет геотермического градиента. В результате диагенеза песок превращается в песчаник, глина – в аргиллит, гравий и галька – в конгломерат.

Осадочные породы принято подразделять на три основные группы: обломочные (терригенные), химического происхождения (хемогенные) и органогенные – продукты жизнедеятельности и отмирания живых организмов. Многие породы имеют смешанное происхождение, примером могут служить мергели, известковистые песчаники и др.

К осадочным горным породам также относят: пирокластические породы (продукты извержения вулканов – пепел и песок), осевшие на поверхности земли и со временем преобразовавшиеся в туфы и туфобрекчии.

Классификация обломочных (терригенных) пород основана на различии по крупности зерен, по степени окатанности и сцементированности.

Хемогенные породы образуются при химическом разрушении и растворении минералов материнских пород и последующим выпадением новых минералов в осадок из пересыщенных растворов.

Органогенные образования представляют собой продукты жизнедеятельности и отмирания живых организмов. Сюда относятся известняки – продукты отмирания организмов, извлекающих из среды обитания СаСО₃, опоки, имеющие состав SiO₂·nH₂O, и угли, представляющие собой различные углеродистые соединения. При классификации органогенных и хемогенных пород определяющим является их химический состав.

Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями накопления осадков. Слоистая текстура обусловлена чередованием слоев нескольких разностей осадочных пород и может быть вызвана резким изменением размеров обломочных частиц и вещественного состава пород либо ориентировкой осадочного материала.

Слои осадочных пород представляют собой тела относительно небольшой толщины, но занимают они большие площади. В слоистой толще каждый слой отделен от другого границей – поверхностью напластования. Поверхность, ограничивающая слой снизу, называется подошвой, сверху – кровлей. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой называют его истинной мощностью. Истинная мощность слоев осадочных пород колеблется в широких пределах – от долей сантиметра до десятков метров.

Метаморфические горные породы

Метаморфизм – процесс преобразования любых исходных пород под воздействием изменившихся физико-химических условий среды путем перекристаллизации породы без существенного расплавления. Факторами метаморфизма или причинами преобразования пород являются давление, температура, а также растворы и газы (флюиды), проникающие в толщи исходных пород.

По особенностям пространственного размещения и размаху процессов различают локальный и региональный типы метаморфизма. Локальный метаморфизм контролируется конкретными структурными элементами земной коры, а региональный охватывает значительные объемы горных пород.

Локальные метаморфические изменения горных пород обычно возникают при взаимодействии внедряющейся магмы с вмещающими горными породами (контактовый метаморфизм) либо при перемещениях крупных блоков геологической среды по зонам разрывных тектонических нарушений (дислокационный или динамометаморфизм).

При контактовом метаморфизме основным фактором изменений пород служит тепловое воздействие магматических расплавов на относительно холодные вмещающие породы, данный тип метаморфизма иногда называют термальным. Зона образования метаморфических пород вдоль контакта с магматическим телом называется контактовым ореолом. Ширина его колеблется от нескольких сантиметров до первых километров и определяется глубиной формирования, формой и объемом магматического тела, составом внедряющейся магмы.