Размещено на http://www.allbest.ru/

Магнитогорский государственный профессионально педагогический

колледж

Основы инженерной геологии

Учебно-методическое пособие

для специальности 050501 «Профессиональное обучение.

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Магнитогорск 2007

Рецензенты:

Яльмурзина Р.Б. преподаватель МГППК,

Угандеева Т.С. преподаватель Магнитогорского строительного колледжа

Е 91 Основы инженерной геологии: учебно-методическое пособие. - Магнитогорск: МГППК, 2007. - 58 с.

Автор-составитель: Ефимова Э.М. преподаватель МГППК.

Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с примерный программой по учебной дисциплине и предназначено для студентов, обучающихся по специальности 050501 «Профессиональное обучение. Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной, очно-заочной и заочной форм обучения и экстерната.

Рекомендовано к публикации

Решение заседания кафедры

© МГППК, 2007

© Ефимова Э.М., 2007

Учебно-методическое пособие

Ефимова Эллина Матвеевна

Основы инженерной геологии

Содержание

Введение

Логическая структура дисциплины

Входной тест

МБ №1. Общая геология

УЭ №1. Основные сведения о Земле

УЭ №2. Схема строения Земли

УЭ №3. Геологические процессы

УЭ №4. Основные породообразующие минералы

УЭ №5. Магматические горные породы

УЭ №6. Осадочные горные породы

УЭ №7. Метаморфические горные породы

МБ №2. Гидрогеология

УЭ №8. Общие сведения о подземных водах

УЭ №9. Напорные и грунтовые воды

УЭ №10. Физические свойства и химический состав подземных вод

УЭ №11. План изогипс

УЭ №12. Основы динамики подземных вод

УЭ №13. Свойства горных пород по отношению к воде

МБ №3. Инженерная геология

УЭ №14. Физико-механические свойства грунтов

УЭ №15. Техническая мелиорация горных пород

Список используемой литературы

Эталоны ответов к тестам для самоконтроля

Введение

Миссия дисциплины в общей системе профессиональной подготовки выпускников: формирование знаний о минералах и горных породах и инженерно-геологических факторах, влияющих на размещение, строительство и эксплуатацию различных сооружений.

Дисциплина «Основы инженерной геологии» базируется на знании дисциплин «Физика», «Химия», «География», «Математика» на базе основного общего образования и обеспечивает последующее изучение дисциплины «Архитектура зданий».

Изучив дисциплину, Вы будете:

иметь представление:

- об основах общей и инженерной геологии;

знать:

- основные классы минералов и горные породы как строительные материалы и среду для возведения различных строительных сооружений;

- инженерно-геологические и природные факторы, влияющие на размещение, строительство и эксплуатацию различных сооружений.

В процессе изучения дисциплины «Основы инженерной геологии» используются следующие формы организации учебных занятий: модульный урок, практические работы.

Алгоритм работы с учебно-методическим пособием:

– знакомство со структурой МБ и целью его изучения;

– выполнение входного теста;

– знакомство со структурой УЭ и целью его изучения;

– выполнение входного теста к УЭ;

– изучение УЭ;

– выполнение практических работ;

– выполнение тестовых заданий к УЭ;

– выполнение тестовых заданий к МБ.

Перед изучением МБ и УЭ необходимо ответить на вопросы входного теста.

Учебный элемент заканчивается выполнением теста для самопроверки. Качество усвоения знаний, проверяемых тестом должно соответствовать коэффициенту усвоения К ? 0,7, который определяется по формуле:

Если К < 0,7, необходимо вернуться к ранее изучаемому материалу ещё раз.

При составлении данного учебно-методического пособия учитывались следующие параметры:

1. - уровень усвоения содержания. Первый уровень (1) - ученический (узнавание). Второй уровень (2) - алгоритмический (воспроизведение).

2. - ступень абстракции - научный уровень описания содержания обучения. Первая ступень (1) - феноменологическая (естественный язык изложения). Вторая ступень (2) - предсказательная (предусматривающая объяснение природы и свойств явления, причин и следствий на языке науки).

3. - степень осознанности. Первая степень (1) - предметная (аргументация выбора способа действия в конкретной ситуации опирается на узкий круг понятий и правил). Вторая степень (2) - межпредметная (аргументация выбора способа действия опирается на смежные области знания).

4. - объем информации теоретического обучения (одна страница машинописного текста в расчете на 2 академических часа).

5. - автоматизм деятельности (выражается через коэффициент автоматизма К = , где tстуд - время, затраченное на выполнение деятельности студентом; tспец - время, затраченное на выполнение деятельности специалистом).

1 К 0,5

Логическая структура

Входной тест

1. Напишите химические символы элементов.

а) азота;

б) магния;

в) меди.

Р = 3

2. Выберите из перечисленных элементов металлы: Ca, Fe, P, Аl, Br, O.

а) Ca, P, O;

б) Fe, Al;

в) Fe, Al, Br;

г) Ca, Al, Fe, Br.

Р = 4

3. Из перечисленных веществ выберите кислоты и соли: NaOH, HPO3, ZnCl2, SO2, Al(NO3)3, Zn(OH)2.

а) HPO3; ZnCl2; SO2;

б) NaOH; Zn(OH)2;

в) HPO3; ZnCl2; Al(NO3)3.

Р = 3

4. Составьте формулы соединений.

а) оксид калия; б) хлорид алюминия.

Р = 2

Ответьте на вопрос.

5. Какая физическая величина определяется отношением массы тела к его объёму?

а) давление;

б) вес;

в) плотность;

г) сила тяжести.

Р = 4

6. Какую из перечисленных величин измеряют в Паскалях?

а) работу;

б) давление;

в) мощность;

г) силу.

Р = 4

7. Каким символом обозначают объем физического тела?

а) S;

б) P;

в) F;

г) V.

Р = 4

8. Какая из перечисленных ниже величин является единицей плотности?

а) 1кг/см²;

б) 1кг/см³;

в) 1кг м².

Р = 3

9. Решите уравнение и выберите правильный ответ: 8 - 4x = 16.

а) x = -6;

б) x = -2;

в) x = 2.

Р = 3

Вберите правильный ответ.

10. Доля пресной воды в мировых ресурсах ….

а) 50%;

б) 10%;

в) 2,5%.

Р = 3

11. Эффективная защита почв от эрозии - это ….

а) сведение лесов;

б) засыпание оврагов и балок;

в) лесопосадки.

Р = 3

МБ №1. Общая геология

			К	v
1	2	2	0,5	7

После изучения МБ Вы будете:

иметь представление:

- о строении Земли;

- о породообразующих минералах, горных породах;

- о процессах и явлениях, влияющих на изменение свойств горных пород;

знать:

- строительные особенности горных пород.

УЭ №1. Основные сведения о Земле

			К	v
1	2	2	0,5	1

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

иметь представление:

- о форме, размерах, массе и плотности Земли;

знать:

- характеристику оболочек и слоев Земли.

Входным тестом к УЭ является входной тест к дисциплине.

Предмет, цель и задачи курса

Геология - наука о Земле. Геология появилась XVII-XVIII в.в. Интенсивное развитие геологии привело к обособлению в самостоятельные научные дисциплины отдельных разделов геологической науки: минералогии, петрографии, динамической геологии, исторической геологии, гидрогеологии, инженерной геологии и так далее.

Инженерная геология изучает горные породы, их массивы, геологические процессы, условия, в которых происходит взаимодействие строящихся и выстроенных зданий и сооружений с окружающей их природной средой на всём пространстве, охваченном этим взаимодействием.

Задачи инженерной геологии.

1. Изучение состава, строения, состояния, свойств и условий распространения горных пород (грунтов), определяющих их поведение при взаимодействии с инженерными сооружениями.

2. Изучение геологических процессов с целью установления их влияния на существование зданий и сооружений, а также разработка мероприятий по регламентированию этого влияния и охране окружающей среды.

3. Установление закономерностей пространственного распространения инженерно-геологических условий.

Раздел инженерной геологии, разрешающий первую задачу, называется грунтоведением, вторую - инженерной геодинамикой, третью - региональной инженерной геологией.

Инженеры-строители должны знать, понимать и учитывать инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки; уметь правильно и вовремя поставить задачи инженерно-геологических исследований; уметь принимать правильное решение о проведении инженерно-строительных мероприятий, необходимых в данных конкретных условиях строительной площадки.

Форма, масса, плотность Земли

Условная форма Земли, ограниченная уровнем поверхности океанов, называется геоидом (рис. 1).

В каждой точке поверхность геоида перпендикулярна направлению силы тяжести.

Средний радиус Земли - 6371км, в плоскости экватора - 6378км, от центра Земли до полюса - 6357км.

Поверхность Земли - 510 млн. км², из которых 71 % занимает океан, остальное - суша.

Каждый 1 м³ материала, из которого состоит Земля, весит чуть больше 5,5 т.

Масса Земли - 6 10²¹т.

Тест для самоконтроля к УЭ № 1

Выберите правильный ответ.

1. Задачу по изучению состава, строения, состояния, свойств и условий распространения горных пород решает раздел инженерной геологии, называемый:

а) инженерной геодинамикой;

б) региональной инженерной геологией;

в) грунтоведением.

2. За условную форму Земли, ограниченную уровнем поверхности океанов, принят:

а) сфероид;

б) геоид;

в) эллипсоид.

3. Расстояние от центра Земли до полюса составляет:

а) 6371 км;

б) 6378 км;

в) 6357 км.

4. Средняя плотность земной коры составляет:

а) 12,2г/см³;

б) 2,7г/см³;

в) 6,5г/см³.

5. Каждый 1м³ материала, из которого состоит Земля, весит:

а) 5,5т;

б) 3,4т;

в) 6,5т.

Литература

1. Дружинин. М.К. Основы инженерной геологии. М.: Недра, 2005. С. 7-9, 10-11.

2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. С. 7-8.

УЭ №2. Схема строения Земли

			К	v
1	2	2	0,5	1

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

иметь представление:

- об оболочках Земли;

знать:

- характеристику слоев Земли.

Входной тест к УЭ № 2

Верно ли утверждение.

1. Воздушная оболочка Земли называется гидросферой. Р=1

2. Водная оболочка Земли называется атмосферой. Р=1

Выберите правильный ответ.

3. Из каких слоев состоит Земля: 1) биосфера; 2) земная кора; 3) мантия; 4) ядро; 5) магнитосфера?

Р=4

Характеристика оболочек Земли

Центрально симметричное строение состоит из нескольких геосфер:

1) магнитосфера - область околоземного пространства сложного строения и непостоянной конфигурации с магнитным шлейфом;

2) атмосфера - воздушная оболочка - газовая среда высотой около 1300 км, окружающая Землю и вращающаяся вместе с ней;

3) гидросфера - прерывистая водно-ледниковая оболочка, расположенная между атмосферой и земной корой;

4) литосфера - земная кора;

5) биосфера - область жизни на Земле, охватывает части атмосферы, гидросферы и земной коры.

Строение Земли

Земля состоит из нескольких концентрических слоев, уплотняющихся по мере приближения к центру.

Земная кора.

Материковый тип земной коры состоит из верхнего осадочного слоя толщиной до 20км, среднего слоя, называемого гранитным (10-40км) и нижнего - базальтового (10-70км). Базальтовый слой отделяется от гранитного границей Конрада.

Океаническая кора состоит из трех слоев: осадочного (толщиной 1-2,5км), второго (природа его не выяснена до сих пор) и базальтового (мощность около 5км).

Средняя толщина земной коры под материками - 30-40 км, под океанами 7-10км.

Существуют и переходные типы земной коры.

Мантия.

Располагается на глубинах от 30-50 до 2900 км. Границей между земной корой и мантией служит поверхность Мохоровичича, расположенная на глубине приблизительно 30 км.

В мантии различают:

- слой Гутенберга (до глубины 200-400 км); в пределах этого слоя различают астеносферу и слой с повышенной вязкостью. Здесь зарождаются очаги вулканов и землетрясений, формируются магматические породы и большинство полезных ископаемых;

- слой Голицына (до глубины 700-900 км) - переходный слой, в котором возрастает плотность пород (до 5,3 г/см³);

Скорости сейсмических волн достигают максимальных значений. Это зона глубокофокусных землетрясений, контролируемых глубинными разломами;

- нижнюю мантию (до глубины 2900 км).

Мантия состоит главным образом из перидотита (80% оливина (Mg, Fe)2 [SiO4] и 20% пироксена (Mg, Fe)2 [SiO6]). На глубине около 650км этот минерал приобретает структуру, подобную структуре ильменита и перовскита (FeTiO3 и CaTiO3). На глубине около 1 тыс.км на смену ильмениту приходят оксиды - соединения металла с кислородом.

Состав нижней мантии пока неизвестен.

Ядро.

Состоит из внешней оболочки, представляющей собой сильно переуплотненную жидкость (толщина внешнего ядра от 150 до 350км, в среднем - 260км) и внутреннего ядра, состоящего из железоникелевого сплава и ведущего себя как твердое тело.

Выполните задания.

1. На схеме строения, состава и свойств Земли (рис. 3) укажите название слоёв земли.

2. Ответьте на вопросы своего варианта.

I вариант.

1. Как называется слой С?

2. Каков состав земной коры под материками?

3. Средняя толщина земной коры составляет … км?

4. Какова плотность вещества в нижней мантии?

5. Где формируется большинство полезных ископаемых?

II вариант.

1. Что является границей между земной корой и мантией?

2. Какой буквой обозначен слой Гуттенберга?

3. Какова величина радиуса земли у полюса?

4. Что из себя представляет внешнее ядро?

5. В каком слое зарождаются очаги вулканов и землятресений?

III вариант.

1. Как называется слой В?

2. В каком слое находятся астеносфера?

3. Какие слои разделяет граница Конрада?

4. Мантия располагается на глубине до … км?

5. Что представляет из себя внутреннее ядро?

IV вариант.

1. Какой буквой обозначен слой Голицына?

2. Поверхность «мохо» является границей между …

3. Какой слой является зоной глубокофокусных землетрясений

4. Какова средняя плотность пород, cлагающих Землю?

5. Из каких пород состоит слой Гуттенберга?

Рис. 3 Схема строения, состава и свойств Земли

Тест для самоконтроля к УЭ № 2

Выберите правильный ответ.

1. Совокупность всех водных объектов земного шара называется:

а) атмосферой;

б) гидросферой;

в) биосферой.

Р=3

2. Литосферой называют:

а) земную кору;

б) область жизни на Земле;

в) область околоземного пространства с магнитным шлейфом.

Р=3

3. Океаническая пора состоит из:

1) осадочного слоя;

2) гранитного слоя;

3) базальтового слоя.

Р=3

4. Магматические породы и большинство полезных ископаемых формируется:

а) в слое Голицына;

б) в слое Гуттенберга;

в) в нижней мантии;

г) в земной коре.

Р=4

5. Внешняя оболочка земного ядра представляет собой:

а) твердое тело;

б) жидкость.

Р=2

Литература

1. Дружинин. М.К. Основы инженерной геологии. М.: Недра, 2005. С. 8-10.

2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. С. 7-8.

УЭ №3. Геологические процессы

			К	v
1	2	2	0,5	1

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

иметь представление:

- о геологических процессах;

знать:

- влияние геологических процессов на размещение, строительство и эксплуатацию различных сооружений.

Входной тест к УЭ № 3

Выберите правильный ответ.

1. К быстро протекающим во времени процессам относятся ….

1) извержение вулканов;

2) землетрясение;

3) деятельность рек;

4) деятельность ледников;

5) деятельность ветра.

Р=52.

Деятельность морей и океанов вызывается ….

1) лучистой энергией солнца;

2) вращением земли;

3) притяжением Луны;

4) притяжением Солнца;

5) энергией радиоактивного распада.

Р=53.

Разрушение гор происходит главным образом ….

1) за счет неравномерного остывания и нагревания;

2) за счет расширения замерзающей в трещинах воды;

3) за счет деятельности микроорганизмов;

4) за счет деятельности человека.

Р=4

4. Суша занимает ….

а) 29% поверхности Земли;

б) 50% поверхности Земли;

в) 71% поверхности Земли.

Р=3

5. Земная кора называется ….

а) атмосферой;

б) гидросферой;

в) литосферой;

г) биосферой.

Р=4

Основные сведения о геологических процессах

Процессы, происходящие на поверхности и в недрах земли и изменяющие ее состав, структуру, рельеф и глубинное строение, называются геологическими.

По времени геологические процессы могут происходить очень быстро, но эпизодически, нерегулярно, и постоянно, непрерывно, но очень медленно.

В соответствии с источниками энергии геологические процессы делятся на:

1) эндогенные процессы (внутренней динамики);

2) экзогенные процессы (внешней динамики).

Эндогенные процессы

Сводятся к движению и перераспределению материи, слагающей Землю, к переходу ее из одного состояния в другое, из одних форм в другие. Эндогенные процессы формируют лик Земли - ее рельеф.

Вызываются эндогенные процессы внутренними силами Земли - энергией радиоактивного распада элементов, силой тяжести, силами, возникающими при вращении Земли.

К экзогенным процессам относятся.

1. Тектонические нарушения - возникают при движениях, связанных с перемещением материала Земли под влиянием внутренних сил и вызывающих изменение форм залегания горных пород.

2. Колебательные движения земной коры выражаются в периодическом медленном подъеме и опускании какой-либо территории суши, наступлении моря при опускании суши (трансгрессии) и отступлении при ее поднятии (регрессии).

3. Землетрясение - колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом, тектоническими процессами).

4. Магматизм - совокупность процессов, связанных с поднятием магмы из глубоких недр Земли, проникновением ее в кору или на поверхность и застывании в форме разнообразных тел.

5. Метаморфизм - процессы, связанные с изменениями в структуре, минералогическом и химическом составах горных пород в условиях, отличающихся от условий их первоначального образования.

Экзогенные процессы

Экзогенные процессы протекают в земной коре при участии лучистой энергии Солнца, вращения Земли, притяжения Луны и Солнца, при низких температурах и давлении. Они сводятся к выравниванию земной поверхности.

К экзогенным процессам относятся.

1. Выветривание - это совокупность процессов физического разрушения и химического изменения минералов и горных пород под влиянием изменения температуры, химического воздействия воды и газов, биохимического воздействия живых организмов.

2. Геологическая деятельность ветра. Сводится и переносу и отложению мелких песчаных пород, выдуванию из горных пород отдельных частиц, обтачиванию пород и их обломков.

3. Геологическая деятельность поверхностных текучих вод. Сводится и размыву и разрушению горных пород, сносу, перемещению и отложению продуктов разрушения.

4. Геологическая деятельность подземных вод. Выражается в растворении горных пород, образовании в них пустот, а также создании характерных форм рельефа местности.

5. Геологическая деятельность ледников. Выражается в переносе обломочного материала и отложении его при таянии льда.

6. Многолетняя мерзлота - горные породы, залегающие на некоторой глубине и имеющие отрицательную температуру в течение всего года. При таянии горные породы переувлажняются и переходят в текучее состояние.

7. Геологическая деятельность морей. Сводится к разрушению горных пород, слагающих берега и дно океанов и морей, перемещению продуктов разрушения и отложения их в виде осадков.

Тест для самоконтроля к УЭ № 3

Выберите правильный ответ.

1. К экзогенным процессам относятся ….

1) выветривание;

2) землетрясения;

3) метаморфизм;

4) геологическая деятельность подземных вод;

5) магматизм.

Р=5

2. Процессы, которые сводятся к выравниванию земной поверхности, называются ….

а) эндогенными;

б) экзогенными.

Р=2

3. Процессы, вызванные внутренними силами Земли, называются ….

а) эндогенными;

б) экзогенными.

Р=2

4. Физическое выветривание происходит под влиянием ….

а) химического воздействия воды и газов;

б) изменения температуры;

в) воздействия живых организмов.

Р=3

5. Процессы, связанные с поднятием магмы из недр Земли, проникновением её в кору или на поверхность и застывании в форме разнообразных тел, называются:

а) землетрясением;

б) метаморфизмом;

в) магматизмом;

г) тектоническим нарушением.

Р=4

Литература

1. Дружинин. М.К. Основы инженерной геологии. М.: Недра, 2005. С. 103, 109-113, 133-142, 150-153, 31-33, 38-42.

2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. С. 53-74.

УЭ №4. Основные породообразующие минералы

			К	v
1	2	2	0,5	2

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

знать:

- класс минерала по его химической формуле;

- характеристику основных физических свойств минерала.

Входной тест к УЭ № 4

1. Дополните определение.

1) сульфаты - это соли...кислоты;

а) угольной;

2) фосфаты - это соли... кислоты;

б) серной;

3) силикаты - это соли... кислоты;

в) фосфорной;

4) карбонаты - это соли... кислоты.

г) кремниевой.

Р=4

Ответьте на вопрос.

2. Все ли твердые вещества имеют кристаллическую решетку?

Р=1

3. Ответьте на вопрос 8 входного теста к дисциплине.

Р=1

Основные сведения о минералах

Минералы - это природные химические соединения, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам.

По происхождению минералы бывают эндогенные и экзогенные.

Минералы, образующиеся внутри Земли при высоких температурах и давлении, называют эндогенными, образующиеся на поверхности - экзогенными.

При образовании эндогенных минералов магматического происхождения выделяют три стадии в процессе застывания магмы:

а) магматическую;

б) пегматитовую;

в) пневматолито-гидротермальную.

Классификация минералов

По химическому составу минералы делятся на классы:

1) самородные (Ag, S, Au, Pt, C и т.д.);

2) сульфиды - соединения металлов с серой (пирит, молибденит, галенит);

3) галогениды (галоиды) - соединения элементов с галогенами (галит, флюорит);

4) оксиды, гидрооксиды - соединения элементов с кислородом или гидроксильной группой OH (кварц, гематит, лимонит, корунд);

5) карбонаты - соли угольной кислоты (кальций, доломит, магнезит);

6) сульфаты - соли серной кислоты (гипс, ангидрит);

7) фосфаты - соли фосфорной кислоты (апатит, вивианит);

8) силикаты - соли кремниевой кислоты (жадеит, лазурит, гранаты). Силикаты в зависимости от их структуры делятся на островные, цепочечные, ленточные, листовые и каркасные.

Физические свойства минералов

1. По форме кристаллов минералы бывают изометрической, призматической (столбчатой, игольчатой) и пластинчатой (листовой, таблитчатой) формы.

По строению и форме различают агрегаты:

- дендриты;

- друзы;

- секреции;

- конкреции;

- натечные формы.

2. Цвет, прозрачность. Цвет не всегда является постоянным признаком. По прозрачности минералы бывают прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные.

3. Цвет черты (цвет минерала в порошке).

4. Излом - это вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала не по плоскостям спайности. Бывает ровным, неровным, раковистым, занозистым или игольчатым, землистым, зернистым.

5. Спайность - это способность минерала раскалываться по ровным параллельным плоскостям, совпадающим с определенными элементами кристаллической решетки. Бывает весьма совершенная, совершенная, несовершенная, весьма несовершенная.

6. Блеск. Бывает металлический, полуметаллический и неметаллический (алмазный, стеклянный, восковой, жирный, шелковистый, перламутровый и т. д.)

Минералы, поверхность которых лишена блеска, называют матовыми.

7. Плотность. По плотности минералы делят на три группы:

- тяжелые (более 4 г/см³);

- средние (2-4 г/см³);

- легкие (1-2 г/см³).

В природе преобладают минералы с плотностью 2-5 г/см³, хотя плотность минералов может колебаться от 0,6 до 21 г/см^3.

8. Твердость - это степень сопротивления поверхности минерала внешнему механическому воздействию.

Эталонами твердости являются 10 минералов, составляющих минералогическую шкалу твердости Мооса:

Тальк - 1

Гипс - 2.

Кальцит - 3.

Флюорит - 4.

Апатит - 5.

Полевой шпат - 6.

Кварц - 7.

Топаз - 8.

Корунд - 9.

Алмаз - 10.

В этой шкале каждый последующий минерал царапает все предыдущие.

9. Дополнительные признаки - способность реагировать со слабым раствором соляной кислоты, действовать на магнитную стрелку, обладать вкусом, запахом и пр.

Выполните задания.

1. Опишите предложенные образцы минералов в следующем порядке:

1) класс минерала;

2) цвет;

3) блеск;

4) цвет черты;

5) твердость;

6) плотность;

7) излом;

8) спайность.

2. По химической формуле минерала определите класс, к которому этот минерал относится.

Выполните свой вариант задания.

I	Гематит FeO2		IV	Бурый железняк Fe2O3 nH2O
	Марказит FeS2			Плавиковый шпат CaF2
	Флюорит CaF2			Рубин MgAl2O4
	Алмаз C			Ангидрит CaSO4
	Гранат Fe2Al2(Si6O13)			Графит C
II	Пирит FeS2		V	Сфалерит ZnS
	Циркон ZrSiO4			Александрит BeAl2O3
	Бирюза CuAl6 (OH)2 Po4 x 4H2O			Лазурит K(AlSi3O8)
	Кальцит CaCO3			Берилл Be3Al2(S6O18)
	Кварц SiO2			Оливин (MgFe)2SiO4
III	Опал SiO2 n H2O		VI	Доломит CaCO3MgCO3
	Сера S			Корунд Al2O3
	Корунд Al3O3			Жадеит NaAl [Si2O6]
	Малахит CuCO3 x Cu(OH)2			Халцедон SiO2
	Галит NaCl			Азурит Cu3(OH)2[CO3]2

Тест для самоконтроля к УЭ № 4

Выберите правильный ответ.

1. Минералы, образующиеся внутри Земли при высоких температурах и давлении, называются ….

а) экзогенными;

б) эндогенными.

Р=2

2. Установите соответствие:

1) серебро Ag;	а) галогениды;
2) пирит FeS2;	б) карбонаты;
3) кальцит CaCO3;	в) самородные;
4) флюорит CaF2.	г) сульфиды. Р=4

Ответьте на вопрос.

3. Может ли одно и то же по химическому составу вещество обладать различным строением?

Р=1

4. Топаз царапает кварц, но не царапает корунд. Какой минерал тверже?

а) топаз;

б) кварц;

в) корунд.

Р=3

5. Плотность кварца 2,7г/см². К какой группе по плотности относится этот минерал?

а) тяжелые;

б) средние;

в) легкие.

Р=3

Литература

1. Дружинин. М.К. Основы инженерной геологии. М.: Недра, 2005. С. 11-15.

2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. С. 8-10.

УЭ №5. Магматические горные породы

			К	v
1	2	2	0,5	1

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

иметь представление:

- о текстуре и структуре горных пород, формах залегания магматических горных пород;

знать:

- характеристику строительных свойств магматических горных пород.

Входной тест к УЭ № 5

Ответьте на вопрос.

1. Зависят ли, по вашему мнению, условия образования горных пород от условий образования минералов?

Р=1

Выберите правильный ответ.

2. Магматические горные породы могут образовываться в результате ….

а) метаморфизма;

б) землетрясений;

в) магматизма;

г) колебательных движений земной коры.

Р=4

Ответьте на вопрос.

3. Влияют ли условия образования горных пород на их состав и структуру?

Р=1

Основные сведения о горных породах

Горными породами называются природные совокупности (агрегаты) минералов более или менее постоянного состава, образующиеся в результате геологических процессов и слагающие земную кору.

В зависимости от условий образования горные породы бывают магматические, метаморфические и осадочные.

Каждая группа пород различается по минералогическому составу, цвету, структуре и текстуре.

Под структурой понимают особенность внутреннего строения горной породы, обусловленную степенью кристаллизации ее вещества, формой, размерами и взаимным расположением минеральных зёрен.

Текстура (сложение) породы - это совокупность признаков ее внешнего строения, определяемая характером размещения минеральных зёрен, их ориентировкой и окраской.

Структура и текстура магматических горных пород

Магматическими называются горные породы, образующиеся в результате застывания и кристаллизации магмы - сложного силикатного расплава, поднимающегося из верхней мантии Земли.

По условиям образования магматические породы подразделяются на два типа:

- интрузивные (глубинные), застывшие в толще земной коры;

- эффузивные, застывшие на земной поверхности.

Интрузивные породы обладают полной кристаллической и крупнозернистой структурой, по относительному размеру зерен - равномерно зернистой структурой.

Эффузивные породы имеют неполно кристаллические и стекловатые структуры, а по абсолютному и относительному размеру минеральных зерен - мелко зернистые, тонко зернистые и неравномерно зернистые структуры.

У магматических пород различают текстуры: массивную, пятнистую, пузырчатую, миндалекаменную, флюидальную, полосчатую и др.

Классификация магматических горных пород

В зависимости от процентного содержания в породе оксида кремния SiO2 магматические породы делятся на:

- кислые (SiO2 - 65-75%);

- средние (SiO2 - 52-65%);

- основные (SiO2 - 40-53%);

- ультраосновные (SiO2 < 40%).

Формы залегания магматических пород

Интрузивные породы залегают в форме (рис. 4):

- батолитов - интрузивных тел, больших как по площади, так и по глубине;

- штоков - тел неправильной формы, более простых и меньших размеров, чем ботолиты;

- лакколитов - грибообразных или караваеобразных интрузий с выпуклой кровлей и приблизительно горизонтальной подошвой;

- силл - пластовых интузивных залежей, образующихся при внедрении магмы между слоями вмещающих пород;

- даек и жил - трещины секущих интрузий.

Формы залегания эффузивных пород

Эффузивные породы залегают в форме (рис. 4):

- покровов - масса застывшей лавы, распространенная во все стороны и занимающая большие площади;

- потоков - имеют значительную длину и относительно небольшую ширину;

- некков - столбы лавы, заполняющие жерло вулкана;

- вулканических конусов;

- соммы - гребня более древнего вулкана, окаймляющего новый вулкан и отделённого от него кольцевой долиной.

Рис 4 Формы интрузий

Строительные особенности магматических горных пород. Самостоятельно изучите и сделайте описание.

Рис. 5 Формы залегания эффузивных пород

Выполните задания.

1. Заполните колонки таблицы: условия образования, формы залегания, текстура и структура магматических горных пород в таблице классификации наиболее распространённых магматических пород.

Примечание. Текстуру и структуру следует предварительно изучить на предложенных преподавателем образцах магматических горных пород.

Классификация наиболее распространенных магматических горных пород

Таблица 1

Условия образования	Формы залегания	Текстура	Структура	Горные породы нормального ряда (кислотность, минеральный состав, главные породообразующие минералы)
				Кислые (SiO2 - 65 - 75%)	Средние (SiO2 - 52 - 65%)	Основные (SiO2 - 40-52%)	Ультраосновные (SiO2 - < 40%)
				Цветные минералы (биотит, роговая обманка, пироксены) 5 - 15%	Цветные минералы (роговая обманка, биотит, пироксены) 15 - 25%	Цветные минералы (пироксены, роговая обманка, оливин) 50%	Цветные минералы (пироксены, оливин) 100%
				Кварц 30 - 50%	Кварц - единичные зёрна	Кварц отсутствует
				Полевые шпаты 60 - 65%	Полевые шпаты 66%	Полевые шпаты 50%	Полевые шпаты отсутствуют
				Ортоклазы, кислые плагиоклазы	Кислые плагиоклазы, ортоклазы	Ортоклазы, средние плагиоклазы	Средние плагиоклазы	Основные плагиоклазы
				Липарит	Дацит	Трахит	Андезит	Базальт, долерит	-
				Липаритовый порфир	Дацитовый порфирит	Трахитовый порфир	Андезитовый порфирит	Базальтовый порфирит, диабаз	-
				Гранит	Гранодиорит	Сиенит	Диорит	Габбро	Дунит, перидотит, пироксенит

Тест для самоконтроля к УЭ№5

Выберите правильный ответ.

1. Математические горные породы, застывшие на земной поверхности, называются ….

а) интрузивными;

б) эффузивными.

Р=2

2. Особенности внутреннего строения горных пород называются ….

а) текстурой;

б) структурой.

Р=2

3. Магматические горные породы с содержанием оксида кремния от 52% до 65% относятся к ….

а) кислым;

б) средним;

в) основным;

г) ультраосновным.

Р=4

4. Формами залегания интрузивных горных пород являются ….

1) покров;

2) батолит;

3) поток;

4) шток.

Р=4

5. Для оценки магматических пород как оснований сооружения необходимо иметь данные ….

1) предела прочности при сжатии;

2) предела прочности при растяжении;

3) о составе и структуре породы;

4) об условиях залегания;

5) об их состоянии.

Р=4

Литература

1. Дружинин. М.К. Основы инженерной геологии. М.: Недра, 2005. С. 16-20.

2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. С. 10-12.

УЭ №6. Осадочные горные породы

			К	v
1	2	2	0,5	1

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

иметь представление:

- о классификации осадочных пород;

знать:

- характеристику строительных свойств осадочных горных пород.

Входной тест к УЭ № 6

Выберите правильный ответ.

1. Осадочные породы могли бы образоваться ….

1) в результате деятельности ветра;

2) в результате выветривания;

3) в результате колебательных движений земной коры;

4) в результате геологической деятельности надземных текучих вод;

5) в результате тектонических нарушений.

Р=52.

Ответьте на вопрос 3 входного теста.

Р=1

3. Установите соответствие.

1) соединения элементов с галогенами называются …;	а) фосфаты;
2) соли фосфорной кислоты называются …;	б) карбонаты;
3) соли серной кислоты называются …;	в) галогениды;
4) соли угольной кислоты называются …	г) сульфаты.

Р=4

Выберите правильный ответ.

4. Глину в строительстве применяют ….

а) для изготовления кирпичей;

б) для изготовления стеновых блоков;

в) для изготовления извести;

г) в качестве кровельных материалов.

Р=4

Образование осадочных горных пород

Горные породы, образующиеся на земной поверхности или вблизи нее в условиях относительно низких температур и давлений из продуктов разрушения ранее образованных горных пород, а также в результате жизнедеятельности организмов и путем выпадения химических осадков, называются осадочными.

Образование осадочных горных пород - это многостадийный процесс, в котором различают:

- разрушение;

- перенос;

- отложение;

- диагенез (превращение осадка в плотные породы).

Классификация осадочных горных пород

В соответствии с условиями образования осадочные породы делят на четыре основные группы:

1) обломочные;

2) глинистые;

3) химические;

4) органогенные.

Классификация наиболее распространенных обломочных и глинистых пород

Таблица 2

Структуры	Размер зёрен, мм	Несцементированные	Сцементированные
		Несвязные	Связные
		Неокатанные	Окатанные
Грубообломочная	>500-1000	глыбы	валуны		брекчия и конгломерат
	100-40	дресва	галька		брекчия и конгломерат
	40-2	щебень	гравий		брекчия и конгломерат
Среднеобломочная	2-0,05	Песок различной крупности		песчаные
Мелкообломочная, пылеватая	0,05-0,005	--	алеврит	алевролит
Тонкая	<0,005	--	Суглинок, глина	Аргиллит, глинистый сланец

Брекчия - сцементированные неокатанные частицы; конгломераты - сцементированные окатанные частицы.

Характерные текстуры осадочных пород - слоистая и беспорядочная.

Осадочные породы залегают в виде слоев или пластов.

Верхняя поверхность пласта называется кровлей, нижняя - подошвой.

Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой называется мощностью пласта.

Уменьшение мощности пласта до полного его исчезновения называется выклиниванием.

Пласт небольших размеров, выклинивающийся во всех направлениях, называется линзой.

Породы химического и органического происхождения по химическому и минеральному составу подразделяются на следующие группы:

1) карбонатные (известняки, писчий мел, мергель, доломиты);

2) кремнистые (диатомиты, трепелы, опоки);

3) сернокислые (гипс, ангидрит);

4) галоидные (галит - каменная соль, сильвинит);

5) железистые (бурые железняки, пирит, сидерит, лимонит);

6) фосфатные (фосфориты);

7) углеродистые породы -каустобиолиты-(горючие ископаемые - торф, уголь, битуминозные породы).

Строительные свойства осадочных пород

Самостоятельно изучите и сделайте описание.

Тест для самоконтроля к УЭ № 6

Выберите правильный ответ.

1. Последней стадией образования осадочных пород является ….

а) отложение;

б) диагенез;

в) перенос;

г) разрушение.

Р=4

2. Установите соответствие.

Обломочные породы с размером зерен:

1) 2-0,05мм;

2) 0,05-0,005мм;

3) 100-40мм;

4) менее 0,005мм.

называются:

а) грубообломочными;

б) тонкими;

в) мелкообломочными;

г) среднеобломочными.

Р=4

Выберите правильный ответ.

3. Сцементированные окатанные частицы называются ….

а) брекчиями;

б) конгломератами.

Р=2

4. Надежнейшим основанием зданий и сооружений является ….

а) глина;

б) песок;

в) грубообломочные породы.

Р=3

5. Песчаник используют ….

а) для облицовки зданий;

б) как теплоизоляционный материал;

в) в качестве кровельного материала;

г) для изготовления портландцемента.

Р=4

Литература

1. Дружинин. М.К. Основы инженерной геологии. М.: Недра, 2005. С. 20-24.

2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. С. 12-13.

УЭ №7. Метаморфические горные породы

			К	v
1	2	2	0,5	1

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

иметь представление:

- о метаморфических горных породах;

знать:

- строительные свойства метаморфических пород.

Входной тест к УЭ № 7

Выберите правильный ответ.

1. Текстурой называются особенности … строения горной породы.

а) внешнего;

б) внутреннего.

Р=2

2. Мрамор в строительстве используют ….

а) как щебень;

б) для облицовки опор мостов;

в) для внутренней отделки зданий.

Р=3

Ответьте на вопрос.

3. Зависит ли структура и текстура горных пород от условий их образования?

Р=1

Общие сведения о метаморфических горных породах

Горные породы, образующиеся в результате изменения (метаморфизма) магматических пород под влиянием высоких температур и давлений, называются метаморфическими.

Структура метаморфических горных пород - кристаллическая, текстура - сланцевая, полосчатая, массивная, очковая.

В зависимости от характера и масштаба действующих факторов выделяются следующие метаморфические породы:

1) регионального метаморфизма, характеризуемые сланцеватыми текстурами; в зависимости от степени метаморфизма они представлены глинистыми и кровельными сланцами, кристаллическими сланцами и гнейсами, кварцитами, амфиболитами;

2) динамометаморфизма, обычно с очковыми и сланцеватыми текстурами, например, метаморфические брекчии, милониты;

3) контактового метаморфизма, имеющие несланцеватую текстуру; к ним относятся роговики, скарны, грейзены.

Строительные свойства метаморфических пород

Самостоятельно изучите и сделайте описание.

Тест для самоконтроля к УЭ №7

Выберите правильный ответ.

1. Метаморфическими называются горные породы, образующиеся ….

а) в результате извержения вулканов;

б) в результате отложения осадков;

в) в результате преобразования магматических пород.

Р=3

Ответьте ан вопрос.

2. Может ли метаморфическая горная порода иметь массивную структуру?

Р=1

Выберите правильный ответ.

3. Если метаморфическая порода образовалась в результате действия высоких давлений, то она относится к породам ….

а) регионального метаморфизма;

б) контактового метаморфизма;

в) динамометаморфизма.

Р=3

Литература

1. Дружинин. М.К. Основы инженерной геологии. М.: Недра, 2005. С. 26-28.

2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. С. 13-14.

МБ №2. Гидрогеология

			К	v
1	2	2	0,5	6

После изучения МБ Вы будете:

иметь представление:

- об основных видах воды в горных породах, типах подземных вод, их физических свойствах, состоянии, происхождении и закономерностях, движения;

знать:

- влияние подземных вод на размещение, строительство и эксплуатацию различных сооружений.

УЭ №8. Общие сведения о подземных водах

			К	v
1	2	2	0,5	1

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

иметь представление:

- о происхождении подземных вод и основных видах воды в горных породах.

Входной тест к УЭ № 8

Выберите правильный ответ.

1. Водную оболочку Земли называют:

а) литосферой;

б) атмосферой;

в) гидросферой.

Р=3

2. Как называется вода в твердом состоянии?

а) град;

б) лёд;

в) снег;

г) иней.

Р=4

3. Явление, связанное с подъёмом жидкости в тонких трубах под действием сил поверхностного натяжения называется:

а) смачиванием;

б) капиллярностью;

в) парообразованием.

Р=3

Круговорот воды в природе

Гидрогеология - это наука о происхождении, формировании, распространении и движении подземных вод, находящихся в непрерывном взаимодействии с горными породами и водами атмосферы и гидросферы.

Воды гидросферы и земной коры непрерывно совершают общий круговорот - испарение, выпадение в виде атмосферных осадков, поверхностный и подземный стоки, вновь испарение и т. д.

Обмен воды между океанами, морями, атмосферой и сушей называют большим круговоротом воды в природе. Если испарясь с поверхности моря, вода вновь выпадает в море, это называют малым круговоротом. Обмен воды в пределах суши называют внутриматериковым круговоротом.

Количественное выражение круговорота или отдельных его звеньев называют водным балансом.

Уравнение водного баланса в общем случае имеет вид:

O = Q_n + Q + U + T,

где O - осадки;

Qn - поверхностный сток;

Q - подземный сток;

U - испарение;

T - транспирация.

Изучение и оценка водного баланса и определяющих его факторов обеспечивают научную основу для его регулирования в желательном для человека направлении.

Виды воды в горных породах. Понятие о подземных водах

Основные виды воды в горных породах:

1) парообразная;

2) гигроскопическая - обволакивает частицы породы слоем в одну молекулу;

3) плёночная - обволакивает частицы породы слоем в несколько молекул;

4) капиллярная вода - содержится в тонких порах и трещинах пород и передвигается под действием сил поверхностного натяжения;

5) гравитационная - заполняет поры, полости и трещины в массивах пород и передвигается под действием силы тяжести;

6) химически связанная вода (кристаллизационная) - входит в виде молекул в состав минерала или в состав кристаллической решётки;

7) вода в твёрдом состоянии - кристаллы, линзы, жилы, пласты льда в горных породах, имеющих отрицательную температуру.

Территория, на которой воды просачиваются в землю, называется областью питания подземных вод; площадь, под которой они залегают, - областью распространения подземных вод; местность, где подземные воды выходят на поверхность, - областью разгрузки, дренажа или выклинивания подземных вод. Поверхностные слои пород, не содержащие свободных капиллярных и гравитационных вод, называются зоной аэрации.