Общие сведения о геологии, инженерной геологии и планете Земля

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего и профессионального образования
Сибирский федеральный университет
Кафедра Геологии, минералогии и петрографии
Красноярск, 2011

2.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего и профессионального образования
Сибирский федеральный университет
Кафедра Геологии, минералогии и петрографии
Автор: Перфилова Ольга Юрьевна, доц., к.г.-м.н.
ГЕОЛОГИЯ
Лекция 1
Направление:
Специализация:
2013
Общие сведения о геологии и планете Земля
2

3.

Лекция 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИИ,ИНЖЕНЕРНОЙ
ГЕОЛОГИИ
И ПЛАНЕТЕ ЗЕМЛЯ
2013
Общие сведения о геологии и планете Земля
3

4.

• Знакомая картина? Именно так нередко выглядят
дороги не только в Красноярске, но и по всей России,
не смотря на то, что на «ямочный» ремонт тратятся
миллиарды рублей! А в чем причина? Основная
проблема заключена в РАЗМЫВЕ ДОРОГ НЕ
СВЕРХУ, А СНИЗУ (СУФФОЗИЯ, А УЖЕ ВСЛЕД ЗА
НЕЙ ЭРОЗИЯ!).
Общие сведения о геологии и планете Земля
4

5.

• А Так нередко выглядят бетонные бордюры и
дорожное покрытие уже через несколько лет
после их установки и укладки асфальта.

6.

• Все чаще мы слышим в выпусках новостей, что во
дворе жилого дома провалился мусоровоз или
появились трещины на фасаде здания. Провалы
тротуарной плитки, особенно вблизи колодцев
ливневой канализации, стали частью обычного
городского пейзажа.

7.

Общие сведения о геологии и планете Земля
7

8.

• А ИНОГДА ПАДАЮТ ОПОРНЫЕ
СТЕНЫ
Общие сведения о геологии и планете Земля
8

9.

• 2 АВГУСТА 2013 года стена высотой 2 м обрушилась в районе
ост. «Космос». Длина обрушения составила примерно 25 м. Под
завалом лежит искореженный автомобиль ВАЗ-2109.
Общие сведения о геологии и планете Земля
9

10.

• Могут появиться провалы
Общие сведения о геологии и планете Земля
10

11.

• Трещины в стенах зданий
Общие сведения о геологии и планете Земля
11

12.

Из курса «Геология Вы узнаете:
Всегда ли в этом виноват человек
Об опасных геологических процессах
О том как их учитывать при
строительстве зданий и сооружений,
прокладке дорог предотвращать
некоторые их последствия
• О том как устроена наша планета –
НАШ ОБЩИЙ ДОМ и многом другом…
Общие сведения о геологии и планете Земля
12

13. План лекции

1. Геология и ее разделы. Предмет и
методы геологических исследований .
Связь геологии с другими науками.
2. Инженерная геология и гидрогеология.
Задачи инженерной геологии
3. Земля как космическое тело, строение
и состав Земли. Геотермический
градиент.
1. Происхождение и история развития
Земли. Геохронологическая шкала
Общие сведения о геологии и планете Земля
13

14.

Геология – одна из фундаментальных
областей научного знания.
Название ее образовано от греческих слов
«Гея» - земля и «логос» - знание.

15.

• Современная геология – обширный
раздел естествознания, объединяющий
множество тесно связанных между собой
самостоятельных научных дисциплин.

16.

• Минералы и горные породы окружают нас повсюду: мы
ходим по ним, употребляем их в пищу (ведь известная
всем поваренная соль – это минерал галит), строим из
них дома и дороги, используем их для создания
сложных приборов и прекрасных украшений, для
производства посуды, красок и лекарств…

17.

• Вулканология – наука о деятельности
вулканов

18. Сейсмология

• Изучает и
пытается
прогнозировать
землетрясения

19. Геоморфология

• Изучает происхождение форм земной
поверхности
(рельеф) и закономерности их образования

20.

Стратиграфия – изучает последовательность и
условия образования осадочных горных пород

21.

Палеонтология (и палеоботаника) – науки о
развитии органического мира Земли в геологическом
прошлом.

22. Геофизика

• Изучает с помощью
приборов
физические
свойства Земли:
магнитные,
плотностные,
электрические,
гравитационные и
др.
22

23.

• Но наиболее важными для Вас
являются Инженерная геология и
Гидрогеология
Общие сведения о геологии и планете Земля
23

24. Инженерная геология

• Заботится о том, чтобы не рушились
здания, не проваливались дороги и
тротуары
Общие сведения о геологии и планете Земля
24

25. Гидрогеология

• Изучает
подземные воды,
их происхождение,
динамику,
распределение в
земной коре, их
химическую и
механическую
деятельность
25

26.

Практическое применение геологии
1. Поиски месторождений полезных ископаемых

27.

28.

3.Прогнозирование
и предупреждение
опасностей,
связанных с
природными
геологическими
процессами

29.

2. Определение
геологических
условий при
строительстве зданий и сооружений, дорог является
одной из главных задач ИНЖЕНЕРНОЙ
ГЕОЛОГИИ

30.

• ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ –наука о
строении, свойствах и динамике
геологической среды в связи с
инженерно-хозяйственной
деятельностью
Общие сведения о геологии и планете Земля
30

31.

• ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ:
• 1. Исследование современного состояния и
закономерностей формирования инженерногеологических условий
• 2. Прогнозирование их изменений в процессе
инженерно-хозяйственной деятельности
• 3.Инженерно-геологическое обоснование
защитных мероприятий, обеспечивающих
рациональное освоение территории и охрану
окружающей среды
Общие сведения о геологии и планете Земля
31

32.

• МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ:
• 1. Полевые наблюдения
• 2. Полевые и лабораторные эксперименты
• 3. Моделирование природных и техногенных
геологических процессов
• 4. Аналитические расчеты
• 5. Режимные стационарные наблюдения
• 6. Дешифрирование аэро- и космоснимков
Общие сведения о геологии и планете Земля
32

33.

• РАЗДЕЛЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ:
• - Грунтоведение (изучает состав, строение и
свойства грунтов, закономерности их формирования
и изменения в процессе инженерно-хозяйственной
деятельности человека
• - Инженерная геодинамика (изучает механизм,
геологические причины ых стри закономерности
развития природных и техногеных процессов в связи
с инженерно-хозяйственной деятельностью)
• -Региональная инженерная геология (исследует
строение и свойства геологической среды различных
регонов, городских агломераций и т.д)
Общие сведения о геологии и планете Земля
33

34.

• Инженерная геология наиболее тесно
связана с ГРУНТОВЕДЕНИЕМ И
МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕМ
Общие сведения о геологии и планете Земля
34

35.

Земля в космическом пространстве,

36.

Галактика Млечного Пути – звездное
скопление, к которому принадлежит и солнце

37.

Основной компонент Солнечной системы – Солнце,
на долю которого приходится 99,87% ее общей массы.

38.

Планеты – второй по значимости компонент в
Солнечной системе.

39.

Спутники планет отличаются тем, что вращаются не
непосредственно вокруг Солнца, а вокруг планет.

40. Малые космические тела: кометы, астероиды, метеориты

41.

Метеориты – небольшие космические тела, падающие
на поверхность нашей планеты.

42. Характеристики Земли

2. Земля как космическое тело
Характеристики Земли
Диаметр
Масса
Плотность
Площадь
Объем
Период обращения
– 12756 км
– 5,98x1024 кг,
– 5510 кг/м3,
– 510млн. км2,
– 1,083x1012 км3
– 365,26 суток
Общие сведения о геологии и планете Земля
42

43. Форма Земли

44. Строение и состав Земли

В строении Земли
отчетливо проявлены
элементы
вертикальной
расслоенности.
Внутренние
оболочки Земли:
1. Литосфера
2. Мантия
(верхняя и нижняя)
3. Ядро (внешнее и
внутреннее)
44

45. Земная кора

• Толщина земной коры –от 5-10 км под
океанами до 70 -75 км под высочайшими
горными системами

46. Химический состав земной коры и гидросферы

47.

3 мл.н лет
назад
65 мл.н лет
назад
200 мл.н лет
назад
400 мл.н лет
назад
530 мл.н лет
назад
2,5 млрд. лет
назад
Геохронологическая шкала
4,5 млрд. лет
назад

48. Далекое прошлое нашей планеты

• Возраст нашей планеты по современным
оценкам составляет около 4,5 миллиардов
лет. Но большую часть этого времени Земля
была совершенно не похожа на хорошо
знакомую Вам.

49. АРХЕЙ (закончился 2,5 миллиарда лет назад)

50. Земля 2,5-1,65 миллиарда лет назад (РАННИЙ ПРОТЕРОЗОЙ)

Типичный пейзаж РАННЕГО ПРОТЕРОЗОЯ.

51.

Первые жители Земли

52. ПОЗДНИЙ ПРОТЕРОЗОЙ (РИФЕЙ) - КАЙНОЗОЙ (ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ ПЕРИОД) (1миллиард 650 миллионов лет назад – наши дни)

• Состав океанов приближается к
современному. В атмосфере Земли
появляется свободный кислород в
количестве, достаточном для формирования
озонового слоя и дыхания живых
организмов

53. Земля 1650 – 650 миллионов лет назад (ПОЗДНИЙ ПРОТЕРОЗОЙ – Рифей)

Рифейские строматолиты и их современные аналоги

54. Земля 650 -535 миллионов лет назад (Вендский период)

Ведское море

55. Земля 535- 500 миллионов лет назад (Кембрийский период )

География

56. Земля 535- 500 миллионов лет назад (Кембрийский период )

Кембрийское море

57. Земля 500 – 410 миллионов лет назад (Ордовикский и Силурийский периоды)

58. Земля 500 – 410 миллионов лет назад (Ордовикский и Силурийский периоды)

59. Земля 410-360 миллионов лет назад (Девонский период)

60. Земля 410-360 миллионов лет назад (Девонский период)

61. Земля 360-286 миллионов лет назад (Каменноугольный период)

62. Земля 360-286 миллионов лет назад (Каменноугольный период)

63. Земля 286 -248 миллионов лет назад (Пермский период)

64. Земля 286 -248 миллионов лет назад (Пермский период)

65.

• МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРА
• Земля 248 – 65 миллионов лет
назад (Триасовый, Юрский и
Меловой периоды)

66.

67. МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРА

68. КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРА Земля 65 – 0 миллионов лет назад (Палеогеновый, Неогеновый и Четвертичный периоды)

69. ОПАСНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

• ЭНДОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ

70.

К эндогенным геологическим
процессам относятся те, источником
которых является внутренняя энергия
Земли.

71.

ВУЛКАНИЗМ
В результате извержений вулканов центрального типа образуются тела
сравнительно небольших размеров, а при извержениях трещинного типа –
очень крупные тела.

72.

73.

2. Формы залегания магматических пород
Морфология эффузивных тел

74. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

- мгновенное
высвобождение энергии за
счет разрыва горных пород
в некотором объеме земной
коры или верхней мантии

75.

76.

Эндогенные геологические процессы

77.

Землетрясение в Японии 5
Лекция 12.
Землетрясения
77

78. Причина землетрясений

• Неупругие тектонические деформации в
земной коре и верхней мантии
Лекция 12.
Землетрясения
78

79. Землетрясения

•ОЧАГ - объем пространства в недрах Земли,
где возникает землетрясение
•ГИПОЦЕНТР (или ФОКУС) - условный центр
очага на глубине
•ЭПИЦЕНТР - проекция гипоцентра на
поверхность Земли
Лекция 12.
Землетрясения
79

80.

Лекция 12.
Землетрясения
80

81. Интенсивность сейсмического эффекта

Оценивается по
двум шкалам:
• МедведеваШпонхойераКарника MSK-64
(12 баллов) принята в России
• Шкала Рихтера (в
магнитуде – 10
баллов)
4

82. Шкала MSK-64 (в баллах)

1-3
4-5
6-7
8
• 9
• 10
• 11
• 12
Слабые
Ощутимые (качание люстр, трещины стен)
Сильные (разрушаются ветхие постройки)
Разрушительные (частично разрушаются
прочные здания, падают фабричные
трубы)
Опустошительные (разрушается
большинство зданий)
Уничтожающие (разрушаются мосты,
образуются оползни, обвалы)
Катастрофические (разрушаются все
сооружения, изменяется ландшафт)
Губительные катастрофы (меняется
рельеф на больших площадях)

83.

Магнитуда землетрясений
по Чарльзу Ф. Рихтеру
это десятичный логарифм отношения
максимальных амплитуд сейсмических
волн данного землетрясения к
амплитуде таких же волн некоторого
стандартного землетрясения (Ax):
M=lg (A/Ax)

84. Регистрация землетрясений

• Производится специальными
приборами – сейсмографами.
Сейсмические волны могут быть зафиксированы специальными
приборами – сейсмографами. Та часть сейсмографа, которая
непосредственно записывает сейсмограмму, называется сейсмометром
и состоит из маятника, соединенного с самописцем, осуществляющим
запись колебаний. Расшифровка сейсмограмм в интерпретации и
фиксировании точного времени прихода различных волн P, S, L и R.

85. Цунами

Если землетрясение происходит в океане, над его
эпицентром при внезапном вертикальном
смещении дна во всей массе воды возникают
своеобразные подводные волны, двигающиеся со
скоростью до 800 км/час во все стороны от
эпицентра. В открытом океане они практически
незаметны, но с приближением к пологому берегу
образуется водяная стена высотой до 15 м. В
1996 г. цунами на Японском побережье погубило
26 тыс.чел.

86.

Цунами

87. ОПАСНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

• ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

88.

К экзогенным геологическим
процессам относятся процессы,
происходящие на поверхности Земли
Эндогенные геологические процессы
88

89. 1. Классификация процессов

1. Выветривание – разрушение горных
пород под воздействием
разнообразных экзогенных факторов.
2. Денудация – снос, удаление
продуктов разрушения с места их
образования.
Экзогенные процессы
89

90. Современные природные геологические процессы

-Выветривание:
-Физическое
-Химическое
-Органическое
Денудация
Транспортировка
обломочного материала
и его накопление

91. Выветривание

92. Выветривание

- процесс разрушения и изменения
горных пород и минералов на земной
поверхности и вблизи от неё под
влиянием солнечной радиации, воды,
воздуха и жизнедеятельности
организмов.
Экзогенные процессы
92

93.

2. Выветривание
В зависимости от набора агентов и
характера воздействия, можно
выделить три типа выветривания:
А. физическое,
Б. химическое,
В. органическое (биогенное).
Экзогенные процессы
93

94.

• Физическое выветривание распространено в сухих и
холодных областях. В результате физического
выветривания происходит механическое раздробление
массивной горной породы. Главным фактором процесса
являются резкие колебания температуры

95. А. Физическое выветривание

2. Выветривание
А. Физическое выветривание
– разрушение горной породы под
воздействием солнечной радиации и
температурных колебаний.
В результате изначально монолитная
горная порода дезинтегрируется –
распадается на обломки.
Распространяются на небольшую
глубину – до 20-30 метров.
Экзогенные процессы
95

96.

2. Выветривание
Экзогенные процессы
96

97.

2. Выветривание
Процессы физического выветривания
проявляются с различной
интенсивностью в зависимости от
сочетания внешних условий, к числу
которых относятся:
• климат,
• растительный покров,
• рельеф.
Экзогенные процессы
97

98. Б. Химическое выветривание

2. Выветривание
Б. Химическое выветривание
– является результатом химических
взаимодействий горных пород с
атмосферными газами, водой и
растворёнными в ней веществами.
Ведущий фактор – поверхностные
и подземные воды, содержащие
растворённые кислород и другие
химически активные вещества.
Экзогенные процессы
98

99.

100.

101. В. Органическое (биогенное) выветривание

2. Выветривание
В. Органическое (биогенное)
выветривание
- разрушение горных пород под воздействием
живых организмов
Экзогенные процессы
101

102.

Все эти процессы опасны для людей,
потому что затрагивают не только
горные породы, но и созданные
человеком искусственные материалы
(бетон, кирпич, асфальт).

103. Морозное выветривание

104.

105.

106.

107.

108.

109.

• Элювий – продукты разрушения горных пород,
оставшиеся на месте своего образования. Состав
– дресва и щебень

110. Склоновые процессы

• Основными агентами транспортировки обломочного
материала являются сила тяжести и поверхностные
водотоки. Перенос под действием силы тяжести
происходит на склонах.

111.

3. Осадочные процессы
В результате
деятельности
склоновых процессов
формируются:
• делювий –
возникает за счет
смывания частиц
выветрелой породы
струйками дождевой
воды,
• коллювий –
возникает за счет
обвально-осыпных
явлений на склонах.
Экзогенные процессы
111

112.

Склоновые процессы (обвалы, оползни)

113.

• Оползни и микрооползни наиболее часто
наблюдаются на переувлажненных северных
склонах

114. Склоновые процессы

• наиболее активно дефлюкционные процессы протекают весной.
В это время года подпочвенные грунты накапливают большое
количество влаги, появившейся после таяния снега.
Перенасыщенный водой грунт легко оплывает под собственной
тяжестью.

115. Склоновые процессы

• Чаще всего на склонах формируются микрооползни с
небольшой (десятки сантиметров) амплитудой смещения по
горизонтали и вертикали и чёткими трещинами отрыва в
тыловой части, протяжённостью до нескольких метров.
Наиболее крупный свежий оползень в верховьях лога
Пещерного

116.

• Коллювий – обвально-осыпные отложения (щебень, глыбы)
• Развит на крутых сухих южных склонах. Обвальные процессы
усиливаются в результате строительства дорог (Николаевская
Сопка)

117. Склоновые процессы

Осыпные процессы могут активизироваться под воздействием техногенных
факторов. Так, на южном склоне горы Николаевская сопка, подрезанном
автомобильной дорогой проявлено более интенсивное физическое
выветривание вулканических пород, и продукты разрушения осыпаются вниз по
склону.

118. Б. Поверхностные воды

3. Осадочные процессы
Б. Поверхностные воды
Любые
поверхностные
воды (реки,
озера, болота,
моря) производят
работу по
разрушению
горных пород и
продуктов их
выветривания.
Экзогенные процессы
118

119. Эрозия – размыв рыхлого материала и скальных горных пород текучими водами. Наиболее значимую эрозионную работу осуществляют постоянно де

3. Осадочные процессы
Эрозия – размыв рыхлого материала и
скальных горных пород текучими водами.
Наиболее значимую эрозионную работу
осуществляют постоянно действующие водные
потоки – реки.
Донная эрозия
развивается
вглубь. В
результате этого
вида эрозии река
врезается в
подстилающие её
отложения и
горные породы,
русло её
Экзогенные процессы
119

120.

3. Осадочные процессы
Боковая эрозия
развивается из-за
того, что река
подмывает
поочерёдно то
правый, то левый
берег.
Формируются
поперечные
изгибы русла –
меандры.
Экзогенные процессы
120

121.

3. Осадочные процессы
Отложения,
накапливающиеся
в речных долинах
в результате
деятельности
речных потоков,
называются
аллювием.
Экзогенные процессы
121

122.

123.

• На территории г. Красноярска аллювий слагает 6 террас,
образованных современным Енисеем относительной высотой
до 80 м над руслом. Ранее выделявшиеся, более высокие
террасы, являются реликтами древней долины пра-Енисея,
которые перекрыты глинистым чехлом озерных отложений

124. Современный аллювий на разных участках русла имеет различный состав

• На участках с
быстрым течением –
гравийно-галечный
На участках со
спокойным течением
– песчано-илистый

125. Г. Временные водотоки

3. Осадочные процессы
Г. Временные водотоки
– формируются после
сильных дождей или
во время таяния снега,
и быстро прекращают
своё существование.
Экзогенные процессы
125

126.

3. Осадочные процессы
В результате
деятельности
временных
водных потоков
формируется
пролювий.
Экзогенные процессы
126

127. Современные пролювиальные отложения

• Часто в составе современного пролювия обнаруживаются
обломки кирпича, куски бетона. В логу Широком отложения
временных водотоков, накапливающиеся по обочине дороги,
представлены несортированной смесью щебнисто-песчаноглинистого материала и пластиковых бутылок.

128.

3. Осадочные процессы
В результате
деятельности
временных потоков
образуются такие
формы рельефа как
промоина, овраг,
конус выноса.
Экзогенные процессы
128

129. Эрозионные процессы

• С эрозией под действием постоянных и временных
водотоков связано образование промоин и оврагов.
Один из наиболее крупных оврагов Академгородка
находится недалеко от Института физики в районе
автобусной остановки «Лесная».
• Примерная ширина оврага – 40-50 м, глубина около
15-20 м

130.

• Эрозионная деятельность временных потоков может
представлять опасность для сооружений. Пример –
размыв ими дороги в логу Широком

131.

3. Осадочные процессы
Деятельность озёр
заключается в
разрушении берегов,
транспортировке и
обработке
поступающего с
берегов и приносимого
реками обломочного
материала и в
накоплении осадочного
материала на дне
озёрных котловин.
Экзогенные процессы
131

132.

3. Осадочные процессы
Деятельность
болот заключается,
главным образом, в
накоплении
специфических
болотных отложений
– торфа.
Экзогенные процессы
132

133.

3. Осадочные процессы
• Торф представляет
собой продукт
неполного разложения
остатков болотных
растений в условиях
избыточной влажности
и ограниченного
доступа кислорода.
Экзогенные процессы
133

134.

3. Осадочные процессы
Геологическая деятельность моря
проявляется в разрушительной работе волн,
цунами, приливно-отливных движений воды
Экзогенные процессы
134

135. В береговой зоне активно проявляется разрушительная работа моря - абразия

3. Осадочные процессы
В береговой зоне активно
проявляется разрушительная
работа моря - абразия
Экзогенные процессы
135

136. Происхождение подземных вод и их классификация

136

137. Происхождение подземных вод и их классификация

• Отрасль геологии, предметом которой
является изучение подземных вод,
условий их образования, миграции,
геологической деятельности,
называется гидрогеологией.
137

138. Происхождение подземных вод и их классификация

• Главный источник образования
подземных вод - атмосферные осадки.
Большая часть дождевой и талой воды
стекает в ручьи, реки и озёра, часть
выпивается растениями и животными
или испаряется. Но другая часть
просачивается вниз и попадает в
пористые или трещиноватые горные
породы.
138

139. Происхождение подземных вод и их классификация

• Пополнение подземных вод происходит
и из недр нашей планеты. Вода,
выходящая из глубин Земли
называется ювенильной. Она
образуется непосредственно из
водорода и кислорода, выделяющихся
из магмы
139

140. Классификация подземных вод

• Обычно подземная вода свободно
циркулирует в толще горных пород.
Такая вода называется свободной.
140

141. Классификация подземных вод

• Однако существует и вода, удерживаемая вокруг
частиц горной породы и неспособна к
самостоятельному движению. Она называется
связанной водой. Особенно много такой бывает в
глинах и торфах
141

142. Классификация подземных вод

• Один кубический метр глины может содержать до
тонны воды. Отнять такую воду можно только при
высокой температуре (более 100оС);
142

143. Водопроницаемость горных пород

По степени проницаемости горные породы
подразделяются на 3 группы:
• - водопроницаемые : пески, гравий, галечники, а
также трещиноватые песчаники, и другие скальные
породы, растворимые породы;

144. Водопроницаемость горных пород

• - слабопроницаемые – супеси,
суглинки, лесс;
144

145. Водопроницаемость горных пород

• водоупорные (водонепроницаемые) –
глины, нетрещиноватые массивные
кристаллические и сцементированные
горные породы.
145

146. Классификация подземных вод по характеру залегания

• Схема залегания грунтовых вод: 1- верховодка
(водоносный временный горизонт), 2 – локальный
водоупор, 3 – водоносный горизонт, 4 – водоупорный
горизонт; 5 – зеркало грунтовых вод, 6 - река, 7 –
аллювий, 8 - родник (по Н.В.Короновскому, 2002)
146

147. Классификация подземных вод по характеру залегания

• - верховодка – воды самые близкие к
поверхности (метры) и ограниченные по
площади. По происхождению они
инфильтрационные и конденсационные, а
также свободные и гравитационные.
Находясь ниже зоны почвенных вод, они
часто располагаются в толщах практически
сухих пород. Но если в этой толще имеются
прослои или линзы водоупоров, то во
влажные сезоны года на них надолго
задерживается некоторое количество воды.
147

148. Классификация подземных вод по характеру залегания

• Грунтовые воды – залегают на первом от
поверхности водоупорном горизонте. Эти
воды безнапорны, т.е. имеют свободный
уровень (зеркало грунтовых вод), который
может подниматься или опускаться в
зависимости от количества поступающей
воды. Питание их смешанное (атмосферные
осадки, конденсация водяных паров, речные
и озёрные воды).
148

149. Классификация подземных вод по характеру залегания

• Артезианские воды залегают ниже
грунтовых, между двумя водоупорными
слоями. Они всегда имеют область
питания, область напора и область
разгрузки.
149

150. Классификация подземных вод по характеру залегания

• Артезианские напорные воды: 1 – водоносный
горизонт, 2 – водоупорный горизонт, 3 фонтанирующая скважина, 4 – осадки, I=h/l –
напорный градиент (по Н.В.Короновскому, 2002).
Эндогенные геологические процессы
150

151. Химический состав подземных вод

Среди них выделяют:
- пресные – менее 1 г/л
- солоноватые - от 1 до 10 г/л;
- соленые - от 10 до 50 г/л;
- рассолы - свыше 50 г/л.
Эндогенные геологические процессы
151

152. Химический состав подземных вод

По преобладающим анионам
выделяются воды:
1) гидрокарбонатные,
2) сульфатные;
3) хлоридные;
4) воды сложного состава.
Эндогенные геологические процессы
152

153. Жесткость воды

• Жесткость воды определяется по
концентрации MgSO4, CaSO4,
Ca(HCO3)2.
Эндогенные геологические процессы
153

154. Жесткость воды

• Группы воды по жесткости, мг-экв
(По О.А. Алекину)
• Очень мягкая – до 1,5
• Мягкая - 1,5 – 3
• Умеренно жесткая
3–6
• Жесткая
6–9
• Очень жесткая
- более 9
Эндогенные геологические процессы
154

155. Реакция воды:

выражается показателем pH
pH=7 – нейтральная
pH<7 - кислая
pH>7 – щелочная
Эндогенные геологические процессы
155

156. Агрессивность вод

• Обусловлена присутствием ионов
водорода и гидроксила, свободной
углекислоты, сульфатов, хлоридов,
магния и растворенных газов
(например, сероводорода).
• Различают несколько видов агрессии.
Эндогенные геологические процессы
156

157. Агрессивность вод

• Агрессивность выщелачивания
• Определяется по величине
карбонатной жесткости воды. Вода
считается агрессивной по отношению к
бетону при карбонатной жесткости
свыше 0,54 – 2,14 мг-экв, в зависимости
от типа цемента в составе бетона.
Эндогенные геологические процессы
157

158. Агрессивность вод

• Агрессивность общекислотная
• Определяется по pH.
• Вода считается агрессивной для всех видов
цемента в пластах высокой проницаемости:
• - а) при рН<7 и карбонатной жесткости
больше 9,6 мг-экв/л;
• - б) при рН<6,7 и карбонатной жесткости
больше 8,6 мг-экв/л;
• Для слабопроницаемых пластов вода
считается агрессивной при рН<5.
Эндогенные геологические процессы
158

159. Температура подземных вод

• По температуре различают: холодные
– до 20оС; теплые - 20-42оС; горячие –
более 42оС.
Эндогенные геологические процессы
159

160. Направление и скорость движения подземных вод

• Для решения многих задач, в том
числе, проектирования и строительства
инженерных сооружений необходимо
точно знать направление и скорость
движения подземных вод.
• Направление движения подземных вод
легче всего определяется по картам
гидроизогипс (либо гидроизопьез).
Эндогенные геологические процессы
160

161. Направление и скорость движения подземных вод

• Скорость фильтрации (v) подземных
вод можно определить, зная
коэффициент фильтрации (k) и
величину напорного градиента (I):
• V=kI
• Действительную скорость движения
подземных вод (Vд) можно определить,
зная активную пористость пород (n):
• Vд=v/n
Эндогенные геологические процессы
161

162. CУФФОЗИЯ

• Суффозия – вымывание и вынос мелких
обломков рыхлых пород, чаще всего
алевритовой и песчаной размерности
грунтовыми водами. Она особенно широко
проявляется в лессах, глинах, песках и
сопровождается проседанием поверхности с
образованием небольших суффозионных
воронок, западин и блюдец.
Эндогенные геологические процессы
162

163. Суффозия

• Наиболее разрушительным процессом,
ведущим к появлению ям на дорогах и
преждевременному повреждению дорожных
покрытий является суффозия.

164. Знакомая картина, не правда ли?

Недаром говорят, что Российская дорога – это ямы,
ухабы и лужи, связанные одним направлением.

165.

Регулярно мы слышим в выпусках новостей, что
во дворе жилого дома провалился автомобиль
или появилась очередная яма на не давно
отремонтированной
дороге. Кто виноват в
преждевременном
разрушении
дорожного
покрытия.
Но
всегда
виноваты
только
чиновники, строители и дорожные службы?

166.

Суффозия, как основная причина
преждевременного разрушения
дорожных покрытий .

167.

В естественных условиях суффозия
развивается сравнительно медленно, однако
под влиянием техногенных факторов её
скорость резко возрастает и отрицательно
сказывается на устойчивости дорог и
тротуаров.

168.

Фотография из ресурсов интернета
Суффозионные воронки хорошо заметны на
грунтовых просёлочных дорогах.
Асфальтированные же дороги могут скрыть
довольно крупные воронки, что представляет
серьёзную угрозу для транспорта и людей.

169.

Фотография из ресурсов интернета.
Иногда в СМИ появляются сообщения о том,
что легковая или даже грузовая машина
провалилась под асфальт. Чаще всего это –
результат суффозии.

170.

Зимой происходит замерзание воды (а она
при этом расширяется) и на участках
переувлажненных грунтов образуются
мини бугры пучения.

171.

Застройка г. Красноярска проводилась
преимущественно на поверхности террас р. Енисей,
которые сложены преимущественно песками,
супесями и суглинками, т.е. породами
благоприятными для возникновения суффозии

172.

Дорожные строители зачастую пытаются
ликвидировать только внешние проявления этих
разрушительных процессов - суффозионные воронки.
Это приводит к тому, что возникают новые ямы на не
давно отремонтированных дорогах. В первую очередь
следует выявить именно причину их возникновения,
и бороться уже непосредственно с самой причиной.

173.

1
2
3
Неэффективность «ямочного»
ремонта в случае засыпки
суффозионных воронок кирпичом
(1), бетонирования (2), с помощью
асфальтовых «заплаток» (3). На рис.3
видно, что меньше, чем через год
после такого ремонта в центре
«заплаток» вновь проявляются
суффозионные просадки грунта и
происходит разрушение асфальтового

174. CУФФОЗИЯ

• В естественных условиях суффозия развивается
медленно, однако под влиянием техногенных
факторов её скорость резко возрастает.
Суффозинеустойчивые породы – пески, супеси и
суглинки. Именно они слагают поверхность
высоких террас р. Енисей, и являются основанием
для строительства зданий и дорожных покрытий
на большей части г. Красноярска.
Эндогенные геологические процессы
174

175.

Эндогенные геологические процессы
175

176.

Эндогенные геологические процессы
176

177. Карстовые процессы

• Карст – процесс растворения пород
водой и образования в них пустот.

178.

Карстующиеся
породы:
-карбонатные
-гипсовые
-соляные

179. Карстовая система, созданная подземными водами, проникающими с поверхности

180. Проявления карстовых процессов в окрестностях г. Красноярска

• В окрестностях Красноярска
проявления карстовых процессов
можно обнаружить на разных участках,
на обоих берегах Енисея.
Эндогенные геологические процессы
180

181. Участок развития карста на Торгашинском хребте

182. Проявления поверхностного карста на Торгашинском хребте

183. Проявления карстовых процессов в окрестностях г. Красноярска

• Известняковая скала Арка со сквозным
гротом
Эндогенные геологические процессы
183

184. Проявления карстовых процессов в окрестностях г. Красноярска

• На Торгашинском хребте известны 9 пещер, в том
числе сложнейшая четырехэтажная карстовая
Торгашинская пещера. Это одна из крупнейших в
Сибири пещер, ее глубина 162 метра. В пещере есть
висячие озера, разнообразные натечные отложения.
Основная ее особенность - труднопроходимость, что
делает пещеру ценной для спортивного
спелеотуризма. Торгашинская пещера образовалась
в неогене, и карстовые процессы в ней
продолжаются до настоящего времени
Эндогенные геологические процессы
184

185. Проявления карстовых процессов в окрестностях г. Красноярска

• На левом берегу Енисея проявления
карста широко развиты в полосе ,
протягивающейся от Академгородка к
Удачному и дальше к реке Караульной.
Карстовые явления широко развиты в
пределах цоколя высоких террас
Енисея, в сложении которых большую
роль играют известняки и доломиты
нижнего кембрия
Эндогенные геологические процессы
185

186. Грот в логу Пещерном

В логу Пещерном особенно выделяется грот, длина, ширина и высота
которого одинаковы – по 6,5 метра. Грот промыт подземными водами в
светлых массивных известняках.

187. Вход в пещеру

188. Колодец в логу Пещерном Вид сверху

189. Грот и карманы у Монастырской дороги

190. Карстовые процессы

• Карстовые процессы порождают серьёзные
проблемы. Образование и рост карстовых
полостей под основаниями зданий и
сооружений может привести к их
разрушению. Известны случаи, когда
различные сооружения целиком
проваливались в карстовые пустоты.
Поэтому любое строительство в областях
развития карста требует самых тщательных
предварительных инженерно-геологических
изысканий.
Эндогенные геологические процессы
190

191. Вечная (многолетняя) мерзлота

• Криолитозона - это зона вечной
(многолетней) мерзлоты, где годовой
баланс температур – отрицательный. Она
занимает почти половину территории
России. За южную границу области
распространения
многолетнемерзлых
пород принята граница, где горные
породы имеют Оо температуру на
подошве слоя годовых колебаний.

192. Современное распространение мерзлоты на Земле1

193.

• Образование каменных
многоугольников и
полигональных почв в
тундре - процесс
дифференциации при
вымораживании и
одновременном
образовании
морознобойных
трещин. В конечном
итоге вся поверхность
тундры разбивается на
многоугольники.
Полигональные
образования
характерны для
равнинных районов или
пологих склонов
Полигональный
структурный
грунт на Аляске4

194.

Схема образования грунтовых пятен: 1 - трещина в
сезонно-мерзлом слое;
грунт: 2 – сезонно- мерзлый, 3 – вечномерзлый, 4 – талый
(по Б.Н. Достовалову, В.А. Кудрявцеву)
Солифлюкционные
террасы в долине р.
Базаихи,
Красноярск.
Фото Е.А. Звягиной
Причиной
солифлюкции
является то, что мерзлота
является водоупором и оттаявший
летом деятельный слой (грунт),
сильно насыщенный водой, может
течь, в процессе течения
происходит сортировка материала.
194

195. Хозяйственная деятельность в криолитозоне

Карьер трубки Удачная1
195

196.

Спасибо за внимание!