Главная База знаний "Allbest" Геология, гидрология и геодезия Инженерно-геологические исследования грунтов

Инженерно-геологические исследования грунтов

Стратиграфия, литология, тектоника и карст. Демидовский песчаный карьер. Изучение выходов Упинских известняков и родников. Исследование гранулометрического состава и фильтрационных свойств песчаных грунтов. Музей эталонных образцов Тульского НИГП.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид отчет по практике
Язык русский
Дата добавления 11.04.2015
Размер файла 16,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Целью практики является закрепление практических занятий о геологических процессах, горных породах и полезных ископаемых на основе непосредственного изучения геологических объектов и наблюдения физико-геологических явлений до получения теоретических знаний.

Продолжительность практики 12 дней, при этом студенты должны ознакомится с методикой полевых геологических исследований, приобрести навыки составления и использования геологических документов. По своему содержанию практика является учебно-исследовательской работой. В процессе практики составляются специальные вопросы для решения определенных практических проблем относящихся к оценке геологических условий. Практика проводится в пределах Подмосковного угольного бассейна. В процессе геологической практики студенты изучают геологическое строение одного из районов Подмосковного бассейна. Они выполняют геоморфологические наблюдения, описание естественных искусственных обнажений, производят отбор и испытания проб пород, приобретают навыки обобщения результатов геологических исследований.

По содержанию работ на практике выделяются три этапа: подготовительный, полевой и камеральный. Основным видом работ на практике являются маршрутные исследования. В маршрутах выполняется изучение и описание всех естественных и искусственных обнажений пород, оползней, карстовых провалов характерных проявлений современных геологических процессов, а также изменение геологической среды под воздействием человека. Все маршруты наносятся на топографическую схему, делаются зарисовки (фотографии) наиболее интересных обнажений и других объектов исследования к наиболее выраженным ориентирам на местности.

По каждому обнажению делается послойное описание пород с характеристикой их состава, цвета, структуры, текстуры, условий залегания. Особое внимание уделяется проблемам, связанными с окружающей средой.

1. Общие географические сведения

Учебная геологическая практика проводится в центральных районах Тульской области, в пределах северной окраины Среднерусской возвышенности. Эта территория представляет собой холмистую равнину, изрезанную долинами рек, ручьев и балок.

Водораздельные пространства характеризуются абсолютными высотными отметками от 200 до 240м. На юге области выделяется Плавское плато, где вершины холмов достигают отметок 250-293м. Севернее Тулы в междуречье Упы и Оки также имеются холмы с отметками более 250м (максимальная 275м).

Река Упа, главная водная артерия области, имеет протяженность 345 км. Она пересекает целый ряд районов, меняя направление течения. Начало реки находится в южной части области, и в верхнем течении она имеет почти меридиональную ориентировку. От Тулы отклоняется на северо-запад, затем делает крутые повороты на юго-запад, на юго-восток и еще более резкий на запад. Река Упа впадает в Оку на западной окраине Тульской области.

В среднем течении у города Тулы русло р.Упы по ширине достигает 40-50м. Глубина реки 3-4м. Скорость течения 0,1-0,2м/с. Отметки уреза воды 150-152м.

Река Упа и ее многочисленные притоки имеют довольно глубокие долины (до 50-60 м) с широкой поймой и сравнительно крутыми склонами у подмытого берега.

В северных районах формируется несколько сравнительно небольших, но более бурных речек, впадающих на северо-западе и севере непосредственно в реку Оку, огибающую здесь границы Тульской области.

Юго-восточный сектор Тульской области относится к водосборному бассейну верхнего Дона с притоками Непрядва и Красивая Меча.

Преобладающая территория Тульской области относится к лесостепной зоне. На севере и западе области лесные массивы занимают большую часть площади. Почвы серые лесные. Юго-восток области представляет степную зону с черноземными почвами. Климат территории - умеренно континентальный. Предельные колебания температуры от -42°С до +38°С. Среднегодовые температуры около +4,5°С. Годовое количество осадков 550-600 мм. Снежный покров удерживается со второй половины ноября до конца марта. Глубина промерзания грунта на открытых участках достигает 1,5-1,8 м.

Тульская область располагает значительными природными ресурсами и высоким уровнем развития промышленности. В разных районах имеются многочисленные горнодобывающие предприятия, крупные тепловые электростанции, химические комбинаты, предприятия стройиндустрии, легкой и перерабатывающей промышленности. В городе Туле сосредоточены металлургия, машиностроение, оборонные заводы. В области преобладает городское население. Наряду с развитой промышленностью существенное значение имеет развитое сельское хозяйство.

Через Тульскую область проходят важные железнодорожные и шоссейные магистрали южного направления. Имеется довольно густая сеть местных дорог.

Предприятия и многочисленные пункты обеспечиваются электроэнергией от единой системы, в которую включены действующие тепловые электростанции. К настоящему времени преобладающая часть городов и поселков газифицированы.

Для водоснабжения используются в основном подземные воды.

1.1 Стратиграфия и литология

Вынесенные в заглавие подраздела понятия означают характеристику геологического разреза местности с описанием последовательности залегания разных по геологическому возрасту толщ (стратиграфия) и составляющих их пород (литология).

Район проведения практики - Тульская и прилегающие области - относятся к центральной части Русской (Восточно-Европейский) платформы. В геологическом разрезе этой территории четко выделяются два структурных мегакомплекса: докембрийский кристаллический фундамент и осадочный чехол.

Кристаллический фундамент, представленный архейскими и протерозойскими гранитами, гнейсами, другими магматическими и метаморфическими породами, залегает на глубине от 650-700м на юге Тульской области до 110-1200м в северных районах.

Осадочный мегакомплекс включает отложения верхнего протерозоя, среднего и верхнего девона, карбона, мезозоя и четвертичные образования. Они довольно разнообразны по составу и изменчивы по площади распространения, что обусловлено сравнительно сложной историей тектонических движений, неоднократной сменой палеографических условий в регионе.

Верхний протерозой (PR3) представлен неподверженными метаморфизму осадочными породами вендского комплекса рифея. Это пестро окрашенные песчано-глинистые породы с четкой слоистостью. По данным глубокого бурения, они распространены к северу от города Тулы, и их мощность возрастает в северном направлении от 50 м до 150-200 м. В нижнем палеозое от кембрия до раннего девона включительно изучаемая территория была, очевидно, все время сушей, осадков этого этапа здесь не установлено.

Средний девон представлен отложениями живетского яруса (D2gv). Они подразделяются на три литологических комплекса. К нижнему комплексу относят остаточные продукты выветривания и грубообломочные породы, залегающие непосредственно на кристаллическом фундаменте за пределами площади распространения вендских отложений. Средний комплекс включает сульфатно-карбонатную толщу (ангидриты, доломиты) с мощным пластом каменной соли. Верхняя часть живетского яруса сложена пестроцветными терригенными осадками (пески и песчаные глины). Общая мощность среднедевонских отложений 250-300м.

Верхний девон ознаменовался почти непрерывным накоплением осадков, мощность которых достигает 500-600м. Здесь выделяются два яруса: франский и фаменский.

Франский ярус (D3fr) снизу состоит также из терригенных пород (преимущественно пески), преобладающая верхняя часть его сложена известняками, несколько различающимися по литологическим признакам и палеонтологическим остаткам.

Фаменскй ярус (D3fm) представлен в основном карбонатными породами. В нижнем подъярусе преобладают известняки, в верхнем доломиты. Верхнефаменские породы выходят на поверхность в речных долинах на юге области. В северном направлении он погружаются на глубину 100-150 м, и в их составе отмечается значительная гипсоносность. Промышленная толща гипса мощностью до 20м в озерских слоях верхнего девона прослеживается в субширотной зоне, которая совпадает с площадью максимальной угленосности.

Карбон (каменноугольный период С) проявился в регионе частыми тектоническими колебаниями, многократной сменой морского и континентального режима осадконакопления с неоднократными перерывами. В пределах изучаемой территории карбон представлен сравнительно полным разрезом нижнего отдела и останцами самой нижней части среднего отдела. Южные районы Тульской области были приподнятыми в течении ряда геологических этапов, включая современный. Поэтому здесь оказалась размытой верхняя часть и нижнекарбоновых отложений, причём самые нижние слои залегают здесь на небольшой глубине и выходы их отмечаются по долинам рек и ручьёв.

В составе отложений нижнего карбона выделяются все три яруса: турнейский, визейский и серпуховский.

Турнейскип ярус (C1tr) включает горизонты Малевский, Упинский и имеющий весьма ограниченное распространение Черепетский (в бассейне речки с одноимённым названием).

Малевский горизонт (C1ml) сложен плотными голубовато-серыми глинами, в которых отмечаются прослойки мергелистого и характерного органогенного известняка с раковинами карликовой фауны. Горизонт, мощность которого обычно составляет 5-8 м, является важным региональным водоупором, который разделяет подземные воды девонских отложений с повышенной минерализацией и верхние водоносные горизонты.

Упинский горизонт (C1up) представлен довольно однотипными светлыми желтовато-серыми микрозернистыми известнякам, мощность которых достигает 20-30 м. Известняки обладают значительной трещиноватостью и являются мощным водоносным горизонтом. Их называют известняковым фундаментом (относительно залегающей выше угленосной толщи). Поверхность известнякового фундамента характеризуется довольно сложным рельефом, который отражает влияние тектонических факторов, эрозионных процессов и карста.

Визейский ярус (C1vz) залегает с перерывом на турнейских отложениях. Он включает локально сохранившиеся Малиновские осадки (бассейн реки Черепеть вблизи г.Суворов) и почти повсеместно распространённые яснополянский и окский надгоризонты.

Яснополянский надгоризонт (C1jp) объединяет бобриковский и тульский горизонты. Бобриковский горизонт (С1bb) является главной угленосной толщей Подмосковного угольного бассейна. Это серые и тёмно-серые песчано-глинистые породы, к которым приурочено несколько пластов и прослоев бурого угля. Угленосная толща мощностью 10-20м сформировалась в условиях обширной заболоченной низменности с множеством речных проток. Она имеет циклическое строение. В зонах до угленосных эрозионных врезов, где преобладают песчаные осадки, мощность горизонта достигает 30-50м.

Тульский горизонт (C1tl) состоит из двух толщ. Нижняя толща (10-15м) сложена в основном мелко- и тонкодисперсными светло-серыми песками с включениями пирита, линзами серых глин и углей, не отличающихся от бобриковских. В песках отмечается характерная косая слоистость руслового типа.

Верхнетульская толща (15-25 м) отличается преобладанием мелководных морских осадков. Это зеленовато-серые тонкодисперсные глины с морской фауной, пласты органогенно-детритовых известняков. Подчинённое значение имеют песчаные породы, отмечаются линзы углей.

Нижнетульская песчаная толща является надугольным водоносным горизонтом. Водоносными являются также пласты известняка.

Окский надгоризонт (C1ok) представлен мощной толщей известняков (35-40 м) и пачкой подстилающих песчаных пород (5-7 м). Известняки светлосерые и коричневато-серые преимущественно фораминиферовые довольно крепкие, толсто- и средне слоистые с прослоями более мягкого, состоящего в основном из раздавленных обломков раковин брахиопод. Отмечаются также прослои пятнистых коралловых известняков и особенно характерных более тёмных микрозернистых известняков со следами корней растений (стигмарии и ризоиды). По литологическим признакам и палеонтологическим остаткам в составе окской толщи выделяются снизу вверх горизонты: алексинский (C1al), Михайловский (C1mh) и венёвский (C1vn). В Михайловском горизонте, которому особенно характерны ризоидные микрозернистые известняки, отмечаются прослои сажистых глин. В целом для окского надгоризонта типичны крупные раковины гигантопродуктусов.

Серпуховский ярус (C1sp) объединяет тарусский, стешевский и протвинский горизонты. Тарусский горизонт (C1tr) сложен светло-серыми плитчатыми известняками, в верхней части которых отмечаются прослои красноватой глины. Мощность известняков составляет 5-7м.

Стешевский горизонт (Cist) представлен тёмно-серыми почти чёрными глинами с красноватым оттенком. Глины тонкодисперсные высокопластичные. В нижней и средней части глинистой толщи, мощность которой достигает 15-18м, отмечаются прослои органогенных известняков и сами глины приобретают неравномерную зеленоватую окраску. Местами встречаются скопления тонкостенных брахиопод.

Протвинский горизонт (C1pr) завершает разрез нижнего карбона и сохранился от размыва на водоразделах в северных районах Тульской области. Это сильно трещиноватые окремнелые известняки мощностью 3-5м.

Среднекаменноуголъные отложения залегают на породах нижнего карбона с явным перерывом. На описываемой территории они представлены останцами пёстро цветных песчано-глинистых пород иерейского горизонта (C2vr), распространённых в самых северных районах Тульской области. Реже они встречаются на широте г.Тулы и даже южнее преимущественно в карстовых провалах и в тектонических впадинах. Другие среднекарбоновые и особенно верхнекарбоновые отложения распространены значительно севернее уже на территории Московской области.

1.2 Тектоника и карст

Тульская область и преобладающая часть южного крыла Подмосковного угольного бассейна в структурно-тектоническом отношении находятся в зоне сочленения северного склона Воронежской антеклизы и южного борта Московской синеклизы, которые являются платформенными структурами первого порядка. Воронежская антеклиза (крупное по площади поднятие) характеризуется близким к поверхности залеганием кристаллического фундамента. По направлению к Москве и далее на северо-восток происходит постепенное его погружение. Соответственно все палеозойские отложения залегают с наклоном к северу, который в среднем составляет 1-2м на 1км.

На фоне этого пологого наклона выделяются участки более сложного залегания слоев. Вдоль южного крыла Подмосковного бассейна с юга Рязанской области через линию Тула - Новомосковск протягивается одна из наиболее сложных структур второго порядка (Тульско-Калужская структурная зона). Она состоит из двух линейных зон поднятий, которые разделены зоной прогибов. Поднятия и прогибы (структуры третьего порядка) имеют обычно вытянутую форму, поперечник их составляет от 2-3 км до 4-5 км, а протяжённость их достигает 10-15 км. Амплитуда гипсометрического положения в смежных структурах противоположного знака достигает 40-50 м. На сочленении их часто наблюдаются довольно резко выраженные флексурообразные перегибы слоев, где наклон достигает 20-30м на 1км.

Группы локальных структур, одиночные поднятия и прогибы отмечаются и за пределами Тульско-Калужской зоны. По северной окраине Тульской области выделяются довольно протяжённые флексурные перегибы слоев, отражающие разломную тектонику кристаллического фундамента.

Тектоническая неоднородность территории фиксируется по гипсометрическому положению основных опорных горизонтов. Это кровля малевских глин и почва окских известняков. Она проявляется также по кровле известнякового фундамента (в отношении положительных структур более надёжно) и, несомненно, отражается в гипсометрическом положении угольных залежей.

С тектоническими напряжениями связно образование вертикальной трещиноватости горных пород, которые оказывают огромное влияние на их водопроницаемость, а также на заложение эрозионных форм рельефа. Установлено, что системы трещин имеют достаточно постоянную ориентировку.

Карст в Подмосковном бассейне связан с разными стратиграфическими толщами. Для разработки угольных месторождений особое значение имеют карстовые нарушения в известняках упинского горизонта. Многочисленные проявления карста наблюдаются в окско-тарусских известняках, в верхнедевонских доломитах. Они являются результатом длительного развития и приурочены к зонам повышенной трещиноватости. На карьерах можно наблюдать нарушения разной стадии формирования от небольшого проседания слоев до крупных смещений без признаков существования каких-либо пещер. Здесь же имеется возможность проследить горизонты с очагами палеокарста, которые выделяются повышенной кавернозностью, наличием мелких пещер и «затёков» рыхлых пород.

Вместе с тем в регионе отмечается особый тип карста с образованием крупных провалов, часто превращающихся в озёра. На примере такого явления вблизи п.Скуратово можно судить о связи его с образованием полостей в толще гипса верхнего девона.

Мелкий современный приповерхностный карст в карбонатных породах, залегающих вблизи поверхности, отмечается в пологих ложбинах и на склонах речных долин. В карстовых воронках этого типа часто происходит поглощение потоков дождевых и талых вод и, иногда, заметны открытые «поноры».

В вершинах глубоких суходольных балок на юге области имеются и более крупные современные карстовые воронки.

1.3 Полезные ископаемые

Тульская область располагает многими видами полезных ископаемых. Это железные руды, бурые угли, огнеупорные глины, разнообразные строительные материалы и сырьё для стройиндустрии, сырьё для металлургии и химического производства, минеральные воды, фосфориты.

Железные руды в Тульской области известны, по крайней мере, с времён правления Ивана Грозного. На территории от Косой горы почти до Богородицка в основном в Киреевском районе сосредоточено большое количество залежей бурого железняка мощностью 1-2м. Рудный горизонт приурочен к контакту нижнего карбона мезозоя. Он залегает на глубине до 10-20м, местами до 30м. Бурый железняк жеодистый, кусковатый ноздревато-пористого строения, охристый. Содержание железа в руде составляет 40-45%. Руды легкоплавкие, что позволяло в прошлом плавить металл с помощью древесного угля.

Кустарная добыча бурых железняков производилась примитивными горными выработками круглого сечения («дудки»). В период индустриализации страны были построены небольшие шахты, а потом стали переходить на открытый способ разработки. Разработка местных железных руд, которые перерабатывались на Косогорском и Новотульском заводах, прекратилась на рубеже 60-70-х годов в связи с мощным ростом добычи и подготовки высококачественного металлургического сырья на комбинатах Курской магнитной аномалии.

Бурые угли в Подмосковном бассейне выявлены в 1722г. Систематическая разработка угольных месторождений зарегистрирована с середины XIX века. Подмосковный бассейн занимает территорию ряда областей, прилегающих с юга и запада к Московской области. Как уже отмечалось, в составе бобриковского горизонта, который является главной угленосной толщей, распространено несколько угольных пластов, из которых рабочей мощности достигают один или два. Мощность основного угольного пласта изменяется в широком диапазоне, преобладают мощности 1,8-2,5 м. Угольный пласт обычно состоит из двух-трёх пачек, разделённых прослойками глин. Уголь залегает преимущественно в глинах, но на некоторых месторождениях в кровле и почве пласта довольно широко распространены неустойчивые песчаные породы. Глубина залегания угольного пласта изменяется от 20-30м до 100-120м. Она возрастает с общим погружением слоев в северном направлении, но заметно изменяется и в пределах каждого месторождения в зависимости от тектонического положения и современного рельефа.

Месторождения представляют собой разобщённые безугольными зонами залежи довольно сложной конфигурации, залегания которых осложнены карстовыми нарушениями.

Подмосковные угли в основном гумусовые с прослоями и линзами сапропеллевых. Они характеризуются высокой зольностью (преобладает 28-33%), которая при добыче возрастает за счёт засорения вмещающими породами (до 40-45%). Уголь отличается высокой влажностью (около 30%). Зольность и влажность угля составляют «балласт» топлива и снижают его теплоту сгорания. Угли характеризуются повышенным содержанием серы, которая является вредной примесью.

Разработка месторождений производится подземным и открытым способом. Основными потребителями угля были тепловые электростанции. В 60-70 -е годы добыча подмосковных углей стала снижаться с 50-60 млн. тонн в год до 20 млн. тонн в связи с ростом использования других видов топлива (мазут, газ), а в последнее время сократилась до 2-3 млн. тонн.

Огнеупорная глина в бобриковском горизонте отмечается на многих участках. Крупные месторождения огнеупорных глин расположены в Суворовском районе, имеются разведанные месторождения и в Калужской области. Слой огнеупорных глин мощностью 1-3 м залегает на глубине 20-30 м и разрабатывается открытым способом. Глины принадлежат к разным типам (сухарные, пластичные, углистые) и характеризуются высоким качеством. Температура плавления их превышает 1780 °С. Добыча глин и производство огнеупорного сырья в Суворовском районе обеспечивает потребности большого числа металлургических производств центральных областей.

В регионе производилась добыча тугоплавких глин (тульский горизонт) для использования на Щёкинском заводе кислотоупорных изделий.

Карбонатные породы (известняки, доломиты), распространённые на ограниченных территориях области, издавна разрабатываются для использования в строительстве. В прошлом они применялись для получения стенового камня и извести. В настоящее время основным направлением является производство строительного щебня. Окские известняки используются как металлургический флюс, как техническое сырьё для сахарной промышленности, в производстве карбида кальция. Есть опыт производства полированных изделий для облицовки зданий.

Гипс является важнейшим сырьём для строительной индустрии. Он используется для получения алебастра и производства различных строительных конструкций. Добыча гипса производится в г.Новомосковске. Гипсовый комбинат обеспечивает потребности в этом виде сырья всех центральных областей России. Имеются разведанные участки гипса в других районах области

Легкоплавкие глины (температура плавления 1050-1100°С) широко используются в производстве строительных материалов. В Тульской области ведётся разработка Пореченского месторождения стешевских глин для производства керамзита (лёгкий заполнитель бетона). Попутная добыча этих глин осуществляется на ряде каменных карьеров в северной половине области.

Четвертичные суглинки являются сырьем при производстве красного строительного кирпича, который выпускается на нескольких крупных заводах.

Строительные пески используются как мелкий заполнитель бетона, для штукатурных и кладочных растворов. Особую ценность в этом направлении представляют речные пески, которые добываются при расчистке русла реки Оки. Кроме того, ведется разработка песков нижнетульского подгоризонта. Это преимущественно мелкозернистые пески, требующие дополнительного расхода цемента.

Каменная соль в отложениях среднего девона залегает на глубине 900-950м. В Новомосковске действует солепромысел (безшахтный способ), обеспечивающий потребности химкомбината. Сооружены одиночные скважины на других объектах для технических целей. Ведется подготовка к созданию производства пищевой соли на закрытой шахте «Комсомольская», где также будет использована технология растворения через скважины.

Минеральные воды выявлены в области в девонских отложениях. Издавна известны минеральные источники Краинки. Практически идентичные воды, используемые для питьевого лечения, имеются и в других районах в верхнедевонских породах на глубине до 200-250м. На более значительных глубинах воды обладают высокой минерализацией. Благодаря присутствию брома они пригодны для ванного лечения, но пока не используется.

Фосфориты, залегающие в основном в нижнемеловых отложениях, довольно широко распространены в районе Кимовска и пригодны для производства фосфатных удобрений. Они разрабатывались в течение нескольких лет в период существования совнархозов. Из-за плохой организации работ производство удобрений было признано нерентабельным.

песчаный карст тульский гранулометрический

2. Горный компас

Горный компас используется для ориентирования на местности для глазомерной съемки, для замера элементов залегания слоев и трещин.

Горный компас имеет следующие особенности: он спроектирован с прямоугольным основанием, что позволяет визировать (направлять на определенный объект), основной лимб компаса, разградуирован против часовой стрелки, что позволяет определить непосредственно азимут направления по северному концу стрелки. Цена деления лимба 1 градус. Компас снабжен отвесом и шкалой для замера вертикальных углов (эксиметром). Цена деления шкалы 2 градуса. Горный компас состоит из магнитной стрелки и большого (круглого) лимба, необходимых для замера азимутов, а также из клинометра и полулимба для замера угла падения слоя. Горный компас монтируется на прямоугольной пластинке имеющей длину 9-11 см и ширину 7-8 см, в середине пластинки прикреплен лимб, разделенный на 360. Градуировка лимба произведена против часовой стрелки. Данный компас можно увидеть на рисунках 2.1 и 2.3.

Порядок работы:

При отборе образцов горных пород обычно замеряют азимут угол наклона линии падения плоскостей маркировки.

Для нанесения линии падения и простирания на выбранный участок породы прикладывается компас (север лимба направлен вниз) так, чтобы уровень 7 установился в горизонтальном положении и, пользуясь ребрами компаса в качестве линейки, прочерчивают горизонтальную (линию простирания) и наклонную (линию падения) линии. Затем, разориентировав магнитную стрелку, приподнимают нижний конец компаса и производят отсчет азимута линии падения по северному концу стрелки. После этого, заориентировав стрелку, устанавливают корпус на длинную боковую грань вдоль линии падения, и разориентировав отвес, производят отсчет угла наклона.

Ребро линейки направляют на вершину измеряемого объекта, одновременно нажимая пальцем на кнопку ориентира, фиксируют положение отвеса и по шкале определяют угол наклона.

Измерив угол и зная одну из сторон прямоугольного треугольника, можно определить искомую высоту или расстояние. По значению sin , нанесенному на шкалу отвеса, можно определить cos ? и tg ?.

cos ? = sin ? (90° -- ?)

Для сохранения точности работы компаса при измерениях азимутов необходимо своевременно (сразу после каждого замера) арретировать магнитную стрелку.

3. Геологические маршруты

3.1 Маршрут №1

Рис. 3.1 Обзорная карта района с нанесенными точками маршрута №1: 1. Карстовый провал близ села Фалдино; 2. Карьер Демидовский; 3. Река Упа

3.1.1 Карстовый провал близ села Фалдино

Рис. 3.2 Карта местности

7 октября 1981 года. Тихий осенний вечер: люди ложатся спать, погода за окном ясная, на небе звезды. И вдруг, в 23:00 раздался грохот, похожий на очень близкие раскаты грома, земля содрогнулась… затем еще и еще раз. Никто не может понять, что происходит, люди покидают свои дома, потому что думают, что это землетрясение. Ночь прошла в напряжении, а ранним утром выяснилось, что в соседнем лесу, рядом с пионерлагерем Факел, образовалась овальная воронка диаметром около 70 и глубиной около 35 метров. На дне воронки виднелось 15-тиметровое темное отверстие, в которое и провалился участок поверхности вместе с деревьями. Дна воронки видно не было, но прибывшие геологи определили общую глубину провала - 87 метров. В течение периода активного формирования, с 7 по 16 октября, воронка поглотила с площади в полгектара около 250-300 тысяч кубометров земли вместе с росшими на ней пятнадцатиметровыми дубами. В дальнейшем рост воронки продолжался, но уже не такими стремительными темпами. На её дне начала скапливаться вода, вытекающая из надугольных и межугольных песков, постепенно превратившая провал в озеро.

Данное природное явление называется карст.

Карст (от нем. Karst, по названию известнякового плато Крас в Словении) -- совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды, выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных из сравнительно легко растворимых в воде горных пород -- в первую очередь карбонатных пород (известняк), доломитов и сульфатных пород (гипс). Следует отметить, что процесс растворения происходит при условии наличия в подземных водах органических, минеральных кислот и газов.

В Тульской области имеется большое количество карстовых проявлений, связанных с обилием тектонических трещин и ослабленных зон. Процесс растворения указанных пород начинается с образования в массиве мелких пор, переходящих в каверны. Наличие пор, трещин и каверн способствует образованию системы трещин, что ведёт к образованию пустот в массиве. С течением миллионов лет размер пустот достигает больших размеров (так называемые пещеры), арка не выдерживает вышележащих пород и обрушивается, образуя карстовый провал, спустя некоторое время заполняющийся водой.

Территории к югу от поселка Скуратово отличаются особо выразительным холмистым рельефом местности. Эта территория относится к Тульскому тектоническому поднятию, в пределах которого наблюдается повышенное залегание слоев на фоне их пологого наклона к северу. Примерно в 2 км к югу от Скуратово вблизи территории бывшего п/л "Факел" и д. Левинская на пологом склоне водораздела на опушке леса находится карстовое озеро поперечником до 100м, о котором шла речь выше.

Карстовый провал образовался в сентябре 1981 года. Поперечник его первоначально имел эллипсовидную форму с осями 75x55м и видимая глубина провала более 70м. На дне провала была разжиженная масса грунта. При обрушении бортов были слышны всплески воды. В бортах провала были видны следующие породы:

· четвертичный суглинок;

· глины тульского горизонта;

· пески нижнего карбона;

· глины с пластами угля - бобриковский горизонт;

· известняки упинского горизонта.

В первые дни после образования провала происходило интенсивное обрушение бортов. Он заметно расширился. Затем постепенно произошло наполнение грунтовыми водами и на его месте образовалось озеро.

Установлено, что образование провала связано с карстовым процессом в толще гипса, который залегает здесь на глубине около 100м. В последующие годы на прилегающей территории были проведены специальные исследования. По буровым скважинам на прилегающих участках в толще гипса были обнаружены практически полые интервалы свидетельствующие о наличии карста в этой толще. Карстовое озеро аналогичного типа отличается у д. Левинская и в пологой ложбине на противоположной стороне от дороги.

Карстовые нарушения имеют большое распространение. Они могут оказать отрицательное влияние на условия строительства и особенно вредно влияют на ведение горных работ.

В экологическом отношении закарстованные территории опасны возможностью загрязнения с поверхности водоносных горизонтов нечистотами которые выбрасываются в провальные понижения на рисунке 3.3 представлен разрез участка карстового озера

Рис. 3.3 Геологический разрез по линии А-Б (участок карстового озера в районе п/л «Факел»)

На данном участке имеется несколько карстовых озёр. Повышенная закарстованность этой территории приурочена к тектоническому поднятию и глубоким эрозийным врезом. на рисунке 3.4 представлена схема карстовых нарушений. Далее на рисунках 3.5-3.6 даны виды карста сразу после образования.

Рис. 3.4 Схема участка карстовых нарушений в районе п/л «Факел». М1:2000

Рис. 3.5 Фалдинский провал в разрезе (схема)

3.1.2 Демидовский песчаный карьер

Рис. 3.6 Схематическое изображение геологического разреза Демидовского песчаного карьера

Демидовский песчаный карьер находится на расстоянии 8 км от западной части г.Тулы (от стадиона «Металлург»). В геоморфологическом плане данный песчаный карьер находится на левом склоне реки Бежка.

В геологическом плане пески приурочены к верейскому ярусу C1vr нижнего карбона C1 тульского горизонта C1tl (возраст около 250 млн. лет). Сверху залегают четвертичные суглинки. В разрезе частично прослеживается верхняя пачка C1tl2.

Карьер работает по добыче песков. Основным потребителем является ООО «Туладорстрой». Производительная мощность карьера составляет около 750000мъ в год. В зимнее время добыча не ведется. Себестоимость 1 м3 - 125 руб (актуально на 2014г.).

Пески кварцевые (Si02). Пески - осадочная горная порода. Класс - песчаные. Структура - мелкозернистая. Текстура - рыхлая. Используется при подсыпке балластного слоя дороги. Коэффициент фильтрации около 1 м в сутки.

Тульский горизонт подразделяется на две пачки: нижнюю, которая представлена исключительно мелкими песками C1tl и верхнюю C1tl2, в которой переслаиваются пески, глина и 2-3 слоя тульского известняка. Изветчики представляются одной плитой мощностью до 1,5м.

Общая мощность достигает 30м тульские отложения перекрыты четвертичными суглинками Q. В настоящие время разработка песков ведется в северном борту одним добычным уступом и одним вскрышным уступом. Песок добывается экскаватором типа ЭКГ, грузится на КАМАЗы, МАЗы и отправляется потребителю. На вскрышном уступе суглинки экспортируются экскаватором типа «Драглайн». Эти суглинки должны рекультивироваться.
на рисунке 3.11 показан Cхематичный разрез Демидовского карьера.

Рис. 3.7 Cхематичный разрез Демидовского карьера

В бортах карьера снизу вверх открыты следующие отложения:

Первый слой - в нижнем уступе, который в настоящее время не разрабатывается; в бортах видны неравномерно - ожелезненные мелкозернистые пески. Ожелезнение связано с окислением сульфатов железа. В основании нижнего уступа примерно на уровне его бровки складируются вскрытые породы с целью рекультивации выработанного производства. Здесь видны песчаные породы и серые глины. Поверхность отвала относительно ровная. Мощность слоя - 3,5-4 м.

Второй слой - светло-серые, мелкозернистые пески с нечеткой слоистостью и слабым озеленением, местами заметны признаки косой, «диагональной» слоистости руслового типа. Слойки в косых сериях наклонены к югу. Примерно в средней части уступа в песках прослеживается свело-серый, слабопесчаный слой глины мощностью до 1,5 м. в верхней части заметны включения «обломков» глины в песке. Мощность слоя - 1-8 м.

Третий слой - еще боле светлые, ограниченно вскрытые, тонкозернистые пески. В песках видны горизонтальные серии толщиной от 15 до 40 см. В сериях также просматривается косая наклонная сложность в южном направлении. Основание почти везде закрыто осыпью. Мощность слоя - 5-6 м. добываемые здесь пески используются строительными организациями города Тулы для штукатурных и кладочных растворов. Пески не вполне соответствуют требованиям по гранулометричности состава, поэтому их использование сопровождается повышенным расходом цемента (до 20-25%).

Четвертый слой - светло-серые, мелкозернистые глинистые пески, местами каменистые. Вблизи верхней границы слоя (0.5 м) в песках наблюдается отпечатки морских растений. Мощность слоя - до 3м.

Пятый слой - известняк серый, средней крепости, на поверхности глыб выветренный. Залегает в виде сплошной плиты, расчерченной вертикальными трещинами. Мощность слоя 1,2м.

Шестой слой - серая глина со слабым синеватым оттенком, слабо оливритовая с мелкими частичками слюды, слоистость горизонтальная, топкая, неравномерная, в сухом состоянии глина раскалывается на плиточки толщиной 1-1,5 см. Мощность слоя - 1,5м.

Седьмой слой ~ песок желтовато-бурый, мелкозернистый, сильно глинистый. Слоистость песка неравномерная, включает прослойки свело серой пластичной глины. По слоям наблюдается неравномерное ожелезнение. На поверхности этого слоя у основания верхнего подступа вскрыши видны скопления обломков бурого железняка, а также скопления пестроцветной глины, охристо-желтоватого и серовато-красного тонов, связанные с окислами сульфидов в глинистых породах.

Восьмой слой - в верхнем подступе над осыпью виден буровато-желтый мелкозернистый оливрит. Мощность слоя - 0.4м.

Девятый слой - суглинок желто-бурый и бурый пылеватый, довольно пористый, местами оглиненный. Нечеткими прослоями, местами окрашен в буровато-черный цвет (гидроксид железа и марганца)

Десятый слой - почвенно-растительный слой (оподзоленный чернозем). Вблизи верхней границе слоя (около 0,5м) в песках наблюдается отчётливые отпечатки корней растений (вертикальные).

Геологическая работа рек.

Геологическая работа поверхностных текучих вод зависит от массы воды и скорости ее течения. Чем больше масса и скорость, тем больше совершаемая работа. Она складывается из смыва, размыва (эрозии), переноса и отложения (аккумуляции) продуктов разрушения горных пород. Деятельность поверхностных вод, или водная денудация, имеет огромное значение в формировании рельефа. Она приводит к расчленению и в целом к понижению поверхности материков.

Строение речной долины.

В развитии речной долины намечается определенная направленность и последовательность - переход от одной стадии к другой и цикличность. Первая стадия развития речной долины, для которой характерно преобладание глубинной эрозии и каньонообразный, или V -- образный, поперечный профиль долины, называется стадией морфологической молодости. Вторая стадия называется морфологической зрелостью. Ей соответствует выработанный продольный профиль реки, приближающийся к кривой равновесия, и широкий плоскодонный U -образный поперечный профиль долины с хорошо развитой поймой. При несущественных изменениях климата и тектонических движений земной коры совместное действие смежных рек (с системой протоков) и склонового смыва приводит к понижению и выравниванию рельефа. Так возникает выровненная поверхность суши, названная американским ученым В. М. Дэвисом - пенеплен, то есть почти равнина: волнистая или холмистая, иногда с отдельными возвышенностями -- останцами, сложенными очень твердыми породами.

Известно, что эпохи слабого проявления тектонических движений, когда происходит выравнивание рельефа, сменяются эпохами относительно быстрых поднятий и опусканий земной коры. На месте плоскодонных долин появляются молодые эрозионные врезы V - образного типа. Происходит как бы «омоложение» речной долины. Река вновь начинает вырабатывать продольный профиль применительно к новым соотношениям с базисом эрозии. В результате в реке формируется новая пойма на более низком гипсометрическом уровне. Прежняя пойма останется у коренного склона долины в виде площадки, сочленяющейся с новой поймой уступом и не заливаемой талыми водами. Последующее оживление тектонических движений вновь вызовет врезание потока в коренные породы и формирование плоской долины на еще более низком уровне.

Таким образом, в речных долинах образуется лестница террас, возвышающихся друг над другом. Они называются надпойменными террасами. Самая высокая терраса является наиболее древней, а низкая - самой молодой. Нумеруются террасы снизу, от более молодой. У каждой террасы различают следующие элементы: террасовидную площадку, уступ или склон, бровку террасы, тыловой шов, где терраса сочленяется со следующей террасой или с коренным склоном. В основании аллювиальных отложений каждой террасы всегда располагается цоколь, сложенный коренными горными породами. В зависимости от высотного положения цоколя и мощности аллювия выделяются три типа террас:

1. Эрозионные террасы (размыва), в которых почти вся террасовидная площадка и уступ слагаются коренными породами, и лишьместами на поверхности сохраняется аллювий. Они образуются в молодых горных сооружениях в результате интенсивных тектонических движений.

2. Аккумулятивные террасы, в которых площадка и уступ полностью сложены аллювиальными отложениями, а цоколь из коренных пород всегда ниже уровня реки и никогда не обнажается. Они образуются в пределах низменных платформенных равнин, в межгорных и предгорных впадинах.

3. Цокольные или смешанные, эрозионно-аккумулятивные террасы характеризуются тем, что в нижней части уступа выходит на поверхность цоколь, а верхняя часть уступа и площадка сложены аллювием. Они образуются в переходных зонах от поднятий к погружениям, реже к равнинам.

Устья рек.

Различают два типа устьев рек - дельты и эстуарии.

Дельты - это плоские низменные равнины, полого наклоненные в сторону моря, часто имеющие форму, близкую к треугольной. В их пределах река распадается на многочисленные радиально расходящиеся рукава и потоки, образуя аллювиально-дельтовые равнины. Река, впадая в моря и озера, приносит с собой большое количество обломочного материала, как влекомого по дну, так и во взвешенном состоянии. Часть его уносится в море, значительная же часть оседает в прибрежной зоне, образуя подводный конус выноса. Постепенно нарастая в сторону моря, в ширину и высоту, он начинает выступать на поверхности в виде выдающегося в море широкого конуса (дельты) с вершиной, обращенной к реке. Дельты образуются при относительно небольшой глубине моря, обилии обломочного материала, отсутствии приливов и отливов и сильных вдоль береговых течений и сравнительно медленных колебательных тектонических движений.

В речных дельтах встречаются различные по своему составу и генезису отложения:

1. Аллювиальные отложения русловых потоков (на равнинах - пески и глины, более грубый материал - в горах);

2. Озерные отложения, в отшнурованных руслах (глинистые осадки, богатые органическим веществом);

3. Болотистые отложения (торфяники, на месте зарастающих озер);

4. Морские осадки.

Эстуарии - воронкообразные заливы, глубоко вдающиеся в долину реки. Они хорошо выражены у Сены, Эльбы, Темзы и других рек. Для образования эстуариев благоприятны условия там, где наблюдаются приливы и отливы, вдольбереговые течения и прогибание земной коры. Во время приливов море далеко вдается в устьевые части рек, а во время отливов морская вода вместе с речной образуют мощный поток, движущийся со значительной скоростью. При этом обломочный материал, принесенный рекой, выносится в море, где подхватывается береговыми течениями.

С эстуариями по форме сходны лиманы - расширенные устья рек, затопленные водами моря, не имеющие приливов и отливов, и превращенные в заливы. Их образование связано с прогибанием земной коры в устьевых частях рек.

В Тульской области протекает 1 682 реки и речки, как постоянно текущие, так и пересыхающие, общей протяженностью 10 963 км. Большинство рек имеют длину менее 5 километров. Они составляют около 77 % всего количества водотоков. Это так называемые малые реки области. К малым рекам относятся практически все реки области, за исключением Оки, Упы, Дона и Красивой Мечи.

Характеризуя речную сеть Тульской области, можно заключить следующее:

1. Все реки области относятся к равнинному типу. Они, как правило, имеют спокойное течение и малое падение. Это объясняется тем, что разница высот между истоками и устьями рек незначительна;

2. По режиму питания реки области относятся к смешанному типу: преимущественно снеговые с участием дождевого и грунтового питания. Для всех рек области характерны значительные сезонные колебания уровня воды и неравномерность стока по сезонам года.

Наиболее полноводными реки бывают весной, когда они дают около 75 % годового стока. Летом же, несмотря на увеличение количества осадков, сток резко уменьшается, реки мелеют, а самые мелкие нередко совсем пересыхают.

Большинство рек области берет начало в пределах ее территории и течет от центральной части области в различных направлениях, что определяется особенностью рельефа местности.

Реки области относятся к двум бассейнам - бассейну Дона и бассейну Оки. На бассейн Оки в пределах области приходится 75 % территории Тульской области, на бассейн Дона - 25 %. При этом юго-восточная часть области орошается верхним течением Дона и его притоков, вся остальная территория - системой реки Оки. Реки производят огромную денудационную и аккумулятивную работу, существенно преобразуя рельеф. Питание рек бывает: снеговое, ледниковое, дождевое, смешанное, за счет подземных вод. Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов высокого и низкого уровня воды. Состояние низкого уровня называется меженью, а высокого - паводком или половодьем. Движение воды в реках всегда турбулентное (беспорядочное, вихревое). В поперечном сечении потока максимальные скорости наблюдаются в наиболее глубокой части потока -- стержне, меньше - у берегов.

Современный ландшафт земной поверхности сформирован под действием последнего оледенения и стока поверхностных вод.

Сток поверхностных вод делится на площадной и линейный. Реки бывают горные и равнинные. Реки делятся по возрасту на молодые, стареющие и старые. Каждая река отмечается как разрушительной, так и созидательной деятельностью. Разрушительная деятельность заключается в эррозии. Эррозия имеет три составляющих компонента:

- разрушение горных пород "живой силой" воды;

- корразия - разрушение дна и берегов путем царапанья частицами влекомыми водой;

- коррозия - химическое растворение.

В верховьях реки преобладает донная эррозия, в среднем течении - донная береговая и перенос смытого материала, в низовье - аккумуляция всех пород, переносимых рекой.

Река Упа относится к типичным равнинным рекам. Для нее характерно медленное течение (0,1 м/с), отсутствие порогов, перекатов, водопадов. Она имеет корытообразный врез в горные породы. Упа - старая река.

На участке от машиностроительного техникума и выше по течению реки на правобережной части долины довольно четко выделяется уступ пойменной террасы, высота которого над урезом воды около 4м и ширина 50-70м. Пойменная терраса на левобережной части имеет большую ширину (до 1,5км). Пойменная терраса представляет собой аккумулятивный элемент рельефа речной долины, формирование их связано с накоплением осадков в период высокого половодья. Речные осадки (аллювий) на реках равнинного типа представляются обычно |песками и суглинками.

Упа имеет ширину 35-45м, глубина реки достигает 3-4м, русла реки сильно заилены.

По результатам специального экологического исследования реки установлено, что данные осадки реки на этом участке содержат значительную примесь техногенных веществ, в частности примесь золы от смягчения углей, а выше по течению в осадках присутствует металлический хлам.

В результате, в осадках отмечается повышенная концентрация железа, цинка, ванадия и других тяжелых металлов.

Рис. 3.8 Поперечный профиль реки Упы

Изучение выходов Упинских известняков и родников.

Обнажение упинских известняков обнаружено на склоне первой надпойменной террасы на правом берегу р.Упы. На расстоянии 300м от участка начала спрямления реки. У подножия склона выступают крупные глыбы известняка размером до 1м.

Известняк (осадочная порода, состоящая из кальцита (СаСОЗ) светло-желтый, мелкозернистый, массивный, средней крепости, с частыми тонкими каналами (следы водорослей), которые покрыты мелезистыми пинками. Такой известняк по склону и у основания склона отмечается дальше вплоть до самой крутой извилины реки. У основания склона на высоте до 1,5-2м отличаются небольшие родники и слабая заболоченность, связанная с выходом на поверхность водоносного горизонта. На этом участке русла реки Упы полностью прорезает ютложения нижнего карбона и в глубокой части вреза вскрываются карбонатные породы озерско-хаванской толщи верхнего карбона.

На расстоянии 600м от начала участка спрямления р. Упы в районе Криволучья находится родник. Дебит родника: 15 литров/мин, вода прозрачная, бесцветная, вкус освежающий, температура воды составляет +5°С; родник для питьевых целей пригоден. В воде находится повышенное содержание железа.

Родник истекает из упинских известняков по почве малевских глин. Родник не каптирован. Вокруг основного родника наблюдается несколько родников малого дебита, а также пластовые выходы воды.

Схема выхода известняков представлен на рисунке 3.9.

Рис. 3.9 Схема выхода упинских известняков

3.2 Маршрут №2

Изучение строительных и облицовочных камней г.Тулы.

Одной из основных задач учебной геологической практики является получение знаний о наиболее распространённых горных породах и приобретение навыков определения их по внешним признакам. Многие магматические и метаморфические породы крупными блоками и полированными плитами использованы при строительстве зданий в городе Туле. Это создаёт благоприятные возможности для ознакомления студентов со структурой, текстурой и физико-механическими свойствами этих пород из разных уголков страны.

Маршрут начинается с учебного корпуса №6. Полы в вестибюле корпуса выложены полированными плитами среднезернистого красного гранита.

Гранит - кислая магматическая интрузивная порода. Состоит из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд (биотита или мусковита). Граниты очень широко распространены в континентальной земной коре. Эффузивные аналоги гранитов - риолиты. Плотность 2600 кг/м?.

Морфологические признаки. Структура кристаллически-зернистая, в зависимости от размера зерен полевых шпатов и кварца -- мелкозернистая (1-2 мм), среднезернистая (3-5 мм) или крупнозернистая (до 1 см ж более). Нередко также порфировидная. Текстура массивная.

Состав гранита: полевые шпаты -- 60-65% (ортоклаз и плагиоклаз, причем первый преобладает), кварц -- 25-30% и темноцветные минералы -- 5-10% (главным образом биотит, значительно реже роговая обманка).

Цвет серый, желтоватый, розовато-серый до розового и мясо-красного.

Твердость высокая. В свежем (не выветренном) виде граниты весьма крепкие породы: временное сопротивление сжатию 1200-1800 кг/см2, редко снижающееся до 1000 и иногда повышающееся до 3000 кг/см2.

В главном корпусе ТулГУ вестибюль облицован полированным светлым мрамором с характерной полосчатой и пятнистой текстурой. Для ступенек здесь использован розоватый мрамор, похожий на гранит из-за присутствия тёмноцветных минералов.

Структура пород мрамора чаще всего гранобластовая. Породы мрамора бывают полностью раскристаллизованы (собственно мрамор) или частично раскристаллизованы (мраморовидные известняки). По величине зерна различают мелко, средне и крупнозернистые разновидности мрамора. Наибольшей прочностью, износостойкостью и долговечностью обладают мелкозернистые разновидности мрамора. По однородности размеров зерен различают равномерно- и неравномернозернистую структуру; по характеру границ между зернами -- мозаичную, зубчато-мозаичную и зубчатую структуру мрамора. Тесная взаимосвязь зерен обеспечивает долговечность и износостойкость пород (особенно зубчатая и зубчато-мозаичная структура). Текстура пород слоистая, массивная.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены