СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ - раздел Геология, ГЕОЛОГИЯ В Общем Виде, Как Установлено Современными Геофизическими Исследованиями На ...
В общем виде, как установлено современными геофизическими исследованиями на основании, в частности, оценок скоростей распространения сейсмических волн, изучения плотности земного вещества, массы Земли, результатов космических экспериментов по определению распределения воздушного и водного пространств и другими данными, Земля сложена как бы несколькими концентрическими оболочками: внешними — атмосфера (газовая оболочка), гидросфера (водная оболочка), биосфера (область распространения живого вещества, по В.И. Вернадскому) и внутренними, которые называют собственно геосферами (ядро, мантия и литосфера) (рис. 1).
Непосредственному наблюдению доступны атмосфера, гидросфера, биосфера и самая верхняя часть земной коры. С помощью буровых скважин человеку удается изучать глубины в основном до 8 км. Проходка сверхглубоких скважин осуществляется в научных целях в нашей стране, США и Канаде (в России на Кольской сверхглубокой скважине достигнута глубина более
12 км, что позволило отобрать образцы горных пород для непо
средственного прямого изучения). Основной целью сверхглубоко
го бурения является достижение глубинных слоев земной ко
ры — границ «гранитного» и «базальтового» слоев или верхних
границ мантии. Строение более глубоких недр Земли изучается
геофизическими методами, из которых наибольшее значение
имеют сейсмические и гравиметрические. Изучение вещества,
поднятого с границ мантии, должно внести ясность в проблему
строения Земли. Особый интерес представляет мантия, так как
**гПоверхнсть Вайхерта— Гутенберга
|
Континент
6370 км
Горы
Континент
Рис. 1. Схематическое изображение строения Земли (в) и земной коры (б):
А — ядро; В, С—мантия; О— земная кора; .Е — атмосфера (по М. Васичу),-/ —покровные отложения; 2 — гранитоподобный слой; 3— базальтовый слой; 4— верхняя мантия; 5— мантия
земная кора со всеми полезными ископаемыми образовалась в конечном счете из ее вещества.
Атмосферапо распределенной в ней температуре снизу вверх подразделяется на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Тропосфера составляет около 80 % всей массы атмосферы и достигает высоты 16—18 км в экваториальной части и
8—10 км в полярных областях. Стратосфера простирается до высоты 55 км и имеет у верхней границы слой озона. Далее идут до высоты 80 км мезосфера, до 800—1000 км термосфера и выше располагается экзосфера (сфера рассеивания), составляющая не более 0,5 % массы земной атмосферы. В состав атмосферы входят азот (78,1 %), кислород (21,3 %), аргон (1,28 %), углекислота (0,04 %) и другие газы и почти весь водяной пар. Содержание озона (О3) равно 3,1 • 1015 г, а кислорода (О2) 1,192 • 1021 г. С удалением от поверхности Земли температура атмосферы резко понижается и на высоте 10—12 км она уже составляет около —50 °С. В тропосфере происходит образование облаков и сосредоточиваются тепловые движения воздуха. У поверхности Земли наиболее высокая температура была отмечена в Ливии (+58 °С в тени), на территории бывшего СССР в районе г. Термез (+50 °С в тени).
Наиболее низкая температура зафиксирована в Антарктиде (—87 °С), а на территории России — в Якутии (—71 °С).
Стратосфера — следующий над тропосферой слой. Присутствие озона в данном атмосферном слое обусловливает повышение температуры в нем до +50 °С, но на высоте 8—90 км температура снова понижается до -60...—90 °С.
Среднее давление воздуха на уровне моря равно 1,0132 бар (760 мм рт. ст.), а плотность 1,3 ■ 103 г/см. В атмосфере и ее облачном покрове поглощается 18 % излучения Солнца. В результате радиационного баланса системы «Земля—атмосфера» средняя температура на поверхности Земли положительная (+15 °С), хотя ее колебания в разных климатических зонах могут достигать 150 °С.
Гидросфера— водная оболочка, которая играет большую роль в геологических процессах Земли. В ее состав входят все воды Земли (океаны, моря, реки, озера, материковые льды и т. д.). Гидросфера не образует сплошного слоя и покрывает земную поверхность на 70,8 %. Средняя мощность ее около 3,8 км, наибольшая — свыше 11 км (11 022 м — Марианская впадина в Тихом океане).
Гидросфера Земли значительно моложе самой планеты. На первых этапах своего существования поверхность Земли была полностью безводной, да и в атмосфере водяного пара практически не было. Образование гидросферы обусловлено процессами отделения воды из вещества мантии. Гидросфера в настоящее время составляет неразрывное единство с литосферой, атмосферой и биосферой. Именно для последней — биосферы — весьма важное значение имеют уникальные свойства воды как химического соединения, например, изменения в объеме при переходе воды из одного фазового состояния в другое (при замерзании, 16
при испарении); высокая растворяющая способность по отношению почти ко всем соединениям на Земле.
Именно наличие воды по своей сути обеспечивает существование жизни на Земле в известной нам форме. Из воды, как простого соединения, и углекислоты растения способны под воздействием солнечной энергии и в присутствии хлорофилла образовывать сложные органические соединения, что собственно и является процессом фотосинтеза. Вода на Земле распределена неравномерно, большая ее часть сосредоточена на поверхности. По отношению же к объему земного шара общий объем гидросферы не превышает 0,13 %. Основную часть гидросферы составляет Мировой океан (94 %), площадь которого 361059 км2, а общий объем—1370 млн км3. В континентальной земной коре 4,42 • Ю23 г воды, в океанической —3,61 • 1023 г. В табл. 1 приведено распределение воды на Земле.
Таблица 1
Все темы данного раздела:
Ананьев, В.П.
А 64 Инженерная геология: Учеб. для строит, спец. вузов / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов.— 3-е изд., перераб. и испр.— М.: Высш. шк., 2005.— 575 с: ил.
15ВИ 5-06-003690-1
Рассмотрены
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗЕМЛИ
Солнечная система состоит из небесных тел. В нее входят: Солнце, девять больших планет, в том числе Земля, и десятки тысяч малых планет, комет и множество метеорных тел. Солнечная система — сложны
КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЛОБАЛЬНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ЗЕМЛИ
Происхождение планет Солнечной системы и их эволюция активно изучались в XX в. в фундаментальных работах О.Ю. Шмидта, В.С. Сафронова, X. Аль-вена и Г. Аррениуса, А.В. Витязева, А. Гингвуда, В.Е. Х
ФОРМА ЗЕМЛИ
Форма Земли обычно именуется земным шаром. Установлено, что масса Земли равна 5976 • 1021 кг, объем 1,083 • 1012 км3. Средний радиус 6371,2 км, средняя плотность 5
Объем гидросферы и интенсивность водообмена
Составляющие
Объем всей воды,
Объем пресных вод,
Интенсивность водо-
гидросферы
тыс. км' (
Средний химический состав земной коры
Соединение
Содержание, %
Океаническая кора
Континентальная кора
5Ю2
МИНЕРАЛЫ
В настоящее время следует различать два вида минералов: 1) природного происхождения, рождение которых связано с процессами в земной коре; 2) искусственного происхождения, которые возникли в проце
Твердость минералов
Эталонный минерал
Твердость по шкале Мооса
Число истинной твердости, МПа
Визуальный признак твердости
Твердость п
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Горные породы представляют собой природные минеральные агрегаты, которые «рождаются» в земной коре. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава, структуры, а
Магматические горные породы
Происхождение и классификация. Магматическими (или изверженными) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли ил
Осадочные горные породы
Происхождение осадочных пород.Любая находящаяся на земной поверхности порода подвергается выветриванию, т. е. разрушительному воздействию воды, колебаний температур и т. д. В рез
Метаморфические горные породы
Происхождение метаморфических пород.На земной поверхности одним из важнейших процессов является процесс выветривания (разрушения горных пород). Глубже располагается зона цементаци
Технические каменные материалы
Происхождение этих материалов связано с технической деятельностью человека, в частности со строительным производством. Они в известной мере являются аналогами природных горных пород. Эти материалы
Некоторые технические каменные материалы
Группа материалов
Материал
Основной минеральный состав
Структура
Вяжущие вещества
Портлан
Происхождение искусственных технических камней (материалов).
По характеру процессов образования они во многом аналогичны природным процессам (генезису), в которых формируются минералы и горные породы. Так, шамот, фарфор, динас, керамика и цементный клинкер
Шкала геологического времени Земли
Зон (эонотема)
Эра
(эратема)
Период (система)
Индекс периода
Типичные организмы
Абсолютный возраст,
Палеогеографическая и палеоклиматическвя обстановка в истории Земли
Эра
Период
Эпоха
Время (млн лет)
Палеогеография и палеоклимат
Кайнозойская («эра новой ж
КРАТКИЙ ОЧЕРК СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ ТЕКТОНИКИ ПЛИТ
В начале XX в. проф. Альфред Вегенер выдвинул гипотезу, которая послужила началом разработки принципиально новой геологической теории, описывающей формирование континентов и океанов на Земле. В нас
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ
Проведенное данное рассмотрение тектонических движений в наибольшей степени применимо к внутриплитной тектонике, с некоторыми обобщениями.
Тектонические движения в земной коре проявляются
СЕЙСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Сейсмические (от греческого — сотрясение) явления проявляются в виде упругих колебаний земной коры. Это грозное явление природы типично районам геосинклиналей, где активно действуют совре
Скорость распространения продольных (ур) и поперечных (у5) волн в различных породах и в воде, км/сек
Горные породы
Скальные (граниты, гнейсы, песчаники, известняки и др.)
1,5-5,6
Последствия землетрясений
Колебания земли отмечаются приборами
В отдельных случаях ощущается людьми, находящимися в спокойном состоянии
Колебания земли отмечаются некоторыми людьми
Землетрясение
Последствия землетрясений
VI
VII
VIII
IX
X XI
XII
Л
Корректировка баллов сейсмических районов на основании инженерно-геологических и гидрогеологических данных
Категория пород по сейсмическим свойствам
Породы
Уточненная величина баллов при балльности районов по сейсмической карте равной
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ГРУНТОВЕДЕНИЯ
Грунтоведение — это наука о грунтах. Понятие «грунт» до сих пор является неоднозначным, вокруг него ведется много споров, и до конца вопрос определения этого термина еще не решен.
Н
СОСТАВ ГРУНТОВ
Химический и минералогический состав грунтов.Химический состав грунтов является одной из важнейших характеристик, определяющих их свойства и состояние. При обычных исследо
СТРОЕНИЕ ГРУНТОВ
Общие понятия.Под строением грунтов понимают совокупность их структурно-текстурных особенностей, т. е. их структуру и текстуру.
Термины «структура» и
СОСТОЯНИЕ ГРУНТОВ
В последнее время специалисты в инженерной геологии уделяют большое внимание такой важной категории оценки грунтов, как их состояние. Понятие «состояние грунтов» мы уже рассматривали, здесь попыт
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Физические свойства грунтов.Инженерно-геологические свойства горных пород являются весьма емким понятием, охватывающим их физические, водно-физические и механические свойства. Оп
Количественные характеристики гранулометрического состава.
При характеристике гранулометрического состава используют такие показатели, как эффективные диаметры й?60 и й?ш, т. е. диаметры частиц, меньше которых в грунте содержится по
Природные скальные грунты
Класс
Поила
Подгруппа
Тип
Вид
Разновидность
Скальные грунты (с жест-
Техногенные грунты
Класс
Подкласс
Группа
Подгруппа
Тнн
Вид
Разновидность
Техноген-
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Как было показано выше, каждый фунт имеет свои, только ему присущие строительные свойства. В оценке свойств фунтов, входящих в расчеты оснований фундаментов, наибольшее значение имеют физико-механ
Характеристика дисперсных грунтов
Физическая
Механическая
Гранулометрический состав
Прочность:
Характеристики физико-механических свойств грунтов, используемых в расчетах оснований фундаментов
Дисперсных грунтов
Характеристика
Способ определения в лаборатории или по расчетной формуле
Гранулометрический состав грунтов, мм
Влажность природ
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Грунты определяют устойчивость возводимых на них зданий и сооружений, поэтому необходимо правильно определять характеристики, которые обусловливают прочность и устойчивость грунтов при их взаимод
ПРИРОДНЫЕ СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
На равнинах скальные фунты обычно располагаются на некоторой глубине под толщей осадочных пород, на поверхность земли они выходят редко. Широкое развитие эти фунты имеют в горных районах, где расп
Свойства скальных грунтов
Характеристика свойств
Состояние грунтов
Показатели характеристик
Временное сопротивление одноосному сжатию Л,., М
ПРИРОДНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ ГРУНТЫ
Грунты этого класса имеют самое широкое распространение на поверхности земной коры, именно с ними практически постоянно связано строительство самых разнообразных объектов.
Дисперс
Свойства несвязных грунтов
Крупнообломочные фунты (обломки горных пород размером более 2 мм) — дресва, фавий, галечник. Эти фунты залегают локальными массивами, имеют небольшую мощность, располагаются в основном в долинах
Нормативные значения С, кПа, ф, град., и Е, МПа, песков четвертичного аозраста
Пески по крупности зерен
Характеристика
Коэффициент пористости е, равный
0,45
Характеристика песков по плотности сложения
Пески
Плотные
Средней плотности
Рыхлые
Гравелистые, крупные Средней крупности, мелкие Пылеватые
Свойства связных грунтов
К связным грунтам относятся осадочные породы трех типов:
• минеральные;
• органоминералъные;
• органические.
Наибольшее распространение на земно
Значения
Супеси
Суглинки и глины
Твердые, /1
<0
Твердые, У/, < 0
ПРИРОДНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
К органоминеральным фунтам относятся илы, сапропели и заторфованные земли.
Органоминералъные грунты представляют собой своеобразные осадочные образования, которые часто занимают бол
ПРИРОДНЫЕ МЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ
Мерзлые грунты в технической литературе часто именуют «криогенными» (криос, гр. — холод, лед). Для грунтов этого класса характерны структуры с криогенными связями, т. е. структуры, скреплен
ТЕХНОГЕННЫЕ ГРУНТЫ
Выше, при описании горных пород, мы уже останавливались на искусственных, в том числе и техногенных, образованиях. Здесь же мы сосредоточимся на грунтоведческой характеристике техногенных грунтов.
Разновидности
Скальные
Скальные
Полускальные
Природные образования, измененные в условиях естественного залегания
Измененные физи
Коэффициент фильтрации некоторых горных пород
Характеристика пород
Коэффициент фильтрации, м/сут
Очень хорошо проницаемые галечники с крупным песком; сильно закарстованные и
Специальные гидротехнические сооружения для защиты территорий от селей
Сооружение
Конструкция
Селерегулирующие: селепропускные, селенаправляющие, селесбрасывающие и селеотстойные
Селеделительные
С
Скорость оседания поверхности земли
Глубина заложения подземных выработок, м
Средняя скорость осадки, мм/сут
До 100 100-200 200-300 300—400
16 8 3 2
И СООРУЖЕНИЙ
В этом разделе сначала дается описание инженерно-геологических исследований, которые необходимо проводить на территории будущего строительства; затем показывается содержание инженерно-геологичес
Роль инженерной геологии в строительстве объектов
Этап строительства
Вид работ
Организация
Исполнитель
Инвестиции
Заказчик
Габбро. Инженерно-геологические карты
Габбро
Ориентировочные расстояния между выработками, м
Сооружение
Геологические условия
простые
средние
сложные
Одноэт
Ориентировочные глубины скважин, м
Ширина здания, мм
Количество этажей
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
АБРАЗИЯ[лат. аЬгазю — соскабливание] — разрушение волнами, прибоем и течениями берегов морей, озер и крупных водохранилищ. В результате А. могут образовываться террасы абраз
Новости и инфо для студентов