Сведения по кристаллографии
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Кафедра «Инженерная экология» П.А. ИГНАТОВ ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ, ГИДРОГЕОЛОГИИ И ПОЧВОВЕДЕНИЯ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ДИСЦЕПЛИНЕ «ПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЭКОЛОГИЯ, ГИДРОГЕОЛОГИЯ» Москва – 2009 г. МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Кафедра «Инженерная экология» П.А. ИГНАТОВ ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ, ГИДРОГЕОЛОГИИ И ПОЧВОВЕДЕНИЯ Рекомендовано редакционно-издательским советом Университета в качестве учебного пособия Для студентов специальности 28.02.02 «Почвоведение, экология, гидрогеология» Москва – 2009 г. УДК 551 (07)
П.А. Игнатов. Основы геологии, гидрогеологии и почвоведения. Учебное пособие. - М.: МИИТ, 2009. – 127 с. В учебном пособии приведена краткая характеристика наук о Земле, включая сведения по кристаллографии, минералогии, петрографии, геохимии, геофизическим наукам, тектонике, общей, исторической и структурной геологии, гидрогеологии и инженерной геологии, почвоведению. Изложены справочные данные по основным породообразующим и рудным минералам и горным породам. Сделан акцент на опасные геологические явления и процессы, особенно те из них, которые обуславливают более 50% аварийных ситуаций на железных дорогах. Пособие предназначено для студентов и аспирантов МИИТа, а также широкого круга инженеров-экологов, включая инженеров, занимающихся проблемами безопасности на транспорте.
© Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) Содержание
Введение. - 5 - 1. Науки о Земле. - 6 - 1.1. Науки о веществе. - 6 - 1.1.1. Сведения по кристаллографии. - 7 - 1.1.2. Свойства распространенных минералов. - 10 - 1.1.3. Cведения о горных породах. - 30 - 1.2. Задачи базовых геологических наук. - 41 - 1.3. Задачи геофизических наук. - 47 - 2. Основные понятия геохимии. - 51 - 2.1. Внутренние факторы миграции элементов. - 51 - 2.2. Внешние факторы миграции элементов. - 56 - 3. Эндогенные процессы.. - 64 - 3.1. Источники внутренней энергии Земли. - 64 - 3.2. Представления об эндогенных процессах. - 65 - 3.3. Представления об образовании эндогенных месторождений полезных ископаемых - 70 - 3.4. Опасные следствия эндогенных процессов. - 74 - 4. Экзогенные процессы.. - 75 - 5. Основы гидрогеологии. - 86 - 5.1 Общие сведения. - 86 - 5.2. Понятия динамики подземных вод. - 89 - 5.3. Понятия гидрогеохимии. - 94 - 5.4. Техногенные нарушения подземных вод. - 96 - 6. Основы инженерной геологии. - 98 - 6.1. Типы грунтов. - 98 - 6.2. Общие физические свойства горных пород. - 99 - 6.3. Механические свойства горных пород. - 104 - 6.4. Опасные инженерно - геологические процессы и явления. - 108 - 7. Основы почвоведения. - 113 - 7.1. Состав почв. - 113 - 7.2. Строение почв. - 117 - 7.3. Типы почв. - 119 - 7.4. Деградация почв. - 125 - Заключение. - 126 - Литература. - 127 -
Введение Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов практически незнакомых с основами геологических наук. Оно подготовлено на основе лекционных и практических занятий, проводимых в течение ряда лет на факультете Экологической безопасности Московского Государственного университета инженеров транспорта, бывшего МИИТа. Учебный курс по государственному стандарту имеет название «Почвоведение, геология и гидрогеология». Автор посчитал более целесообразным и естественным расставить приоритеты в следующем порядке – геология, гидрогеология и почвоведение. В процессе подготовки пособия автор столкнулся с очевидными трудностями изложения материала. Главная проблема заключалась в весьма широком круге вопросов и проблем, которые надо было охватить в данном пособии. Ее разрешение заключалось в выделении самых главных сущностей отдельных научных дисциплин. При этом автор старался не потерять глубины изложения понятий, отражающих сложнейшие природные геологические процессы и явления. Во-вторых, это изобилие специальных терминов и понятий. По мере возможности внутри текста они разъяснены. Помимо этого, в ряде разделов имеются понятийные схемы, в которых обобщены главные сведения по тем или иным природным образованиям. Их автор создавал при подготовке лекционных электронных презентаций. В-третьих, необходимо было излагать материал максимально кратко, учитывая использование данного пособия студентами при подготовке к зачетам. В какой мере это удалось, судить читателям. По всем наукам приведены лишь основные понятия. С этих позиций данный курс имеет в большей мере ознакомительный характер. Однако приведенные сведения в качестве справочного материала необходимы для инженеров-экологов любых специальностей. Пособие также может представлять интерес в качестве вводных данных в области естественных наук для студентов негеологических специальностей. Автор будет весьма благодарен всем заинтересованным лицам, прочитавшим данное пособие, в случае получения от них любых критических замечаний.
Науки о Земле В рамках представляемого курса необходимо сделать обзор по наукам о Земле, определить предметы и задачи, которые они решают. Предметами их изучения являются явления и процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли. Рассматриваемые науки можно разделить на пять групп: вещественные; базовые геологические; гидрогеологические; геофизические и горные. Кроме того, имеются межотраслевые науки – геоинформатика и геоэкология. В какой-то мере к ним следует отнести и почвоведение.
Науки о веществе
Предметами вещественных наук являются элементы (геохимические науки), их устойчивые соединения – минералы (кристаллография и минералогия) и ассоциации минералов – горные породы (петрография, литология и петрология). Закономерности распространения, миграции и концентрации элементов, слагающих Землю, изучает геохимия. Частные задачи решают разные геохимические науки. Распространение природных радиоактивных элементов (урана, тория, радия и радона) и стабильных изотопов водорода, углерода, кислорода, азота, серы и др. и нестабильных изотопов урана, калия, тория, стронция, рубидия, самария, неодима, углерода и др. изучаются в радиогеохимии и изотопной геохимии. Методами изотопной геохимии можно определять различные источники природных образований и их модельный возраст. Распределение элементов и органического вещества изучается в биогеохимии. Геохимические методы используются при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых в прикладной геохимии. Проблемы связи геологической среды обитания животных и человека с геохимических позиций решаются в экогеохимии. Более подробные сведения по геохимии приведены ниже в самостоятельном разделе. Определению и изучению минералов в отраженном свете под микроскопом посвящена рудная микроскопия или минераграфия, в проходящем свете - петрография. Минералы, как правило, слагают устойчивые по составу и строению соединения, которые получили название горных пород (пород). Изучением свойств и происхождения осадочных пород занимается литология. Обстановки накопления осадков исследуются в седиментологии. Свойства и генезис пород, которые произошли за счет внутренней энергии Земли в результате кристаллизации из расплавов или глубокого преобразования уже существовавших пород (метаморфизма) изучаются в петрографии.Главным методом в литологии и петрографии является петрографический. Он заключается в определении оптических эффектов и констант в поляризованном свете в тонких (0,03 мм) прозрачных срезах пород, называемых шлифами. Условия образования магматических (из расплавов) и метаморфических пород освещаются в петрологии и петрохимии. Все вещественные науки широко используют результаты натурных наблюдений и лабораторных экспериментов, физико-химические и термодинамические расчеты и аналитические данные общей, коллоидной и физической химии, дифрактометрии, оптической и рентгеновской спектроскопии, электронной микроскопии, эмиссионного анализа, лазерной спектроскопии, люминесценции, инфракрасной спектроскопии, термического анализа, ядерно-физических методов (масс-спектрального анализа, электронного парамагнитного резонанса, рентген-радиометрические и пр.). В круг интересов данных наук, прежде всего, входят природные соединения, однако, методы этих наук широко используются в металлургии и материаловедении. Сведения по кристаллографии Большинство минералов представляют собой кристаллы и их агрегаты, им посвящена наука кристаллография. Кристаллы это анизотропные вещества, имеющие упорядоченное расположение атомов (ионов и молекул). Атомы в кристаллах размещаются в геометрическом порядке параллельными рядами с постоянными расстояниями между ними, свойственными каждому кристаллическому соединению. Это строение выражается в виде пространственной решетки, которую можно представить в виде бесконечно большого количества одинаковых по форме и размеру параллелепипедов. Вершины параллелепипедов, в которых находятся атомы, ионы или молекулы, называются узлами пространственной решетки, а прямые линии, проведенные через них, - рядами решетки. Параметры кристаллической решетки минералов определяются при прохождении по ним рентгеновских лучей. Их дифракция доказывает также периодичность расположения атомов в кристаллах. По параметрам кристаллической решетки диагностируются минералы. Этим занимаются, проводя рентгено-структурный и дифрактометрический анализы. Упорядоченное внутреннее строение кристаллических веществ обусловливает их основные свойства: анизотропность, способность самоограняться, сохраняя постоянные углы между гранями кристалла, и вид симметрии. Симметрия определяется присутствием центра, осей и плоскостей симметрии. Центр симметрии - это точка внутри кристалла, от которой на одинаковых расстояниях в диаметрально-противоположных направлениях располагаются одинаковые части фигуры. Внешним выражением наличия центра симметрии в кристалле является присутствие параллельных граней и ребер. Плоскость, ось и центр симметрии находятся в кристаллах во взаимной связи и сочетания их ограничены. Возможны только 32 комбинации элементов симметрии. Каждая комбинация соответствует определённым кристаллографическим классам или видам симметрии. Кристаллографические классы (виды симметрии) объединяются в семь групп – сингонии. Различают триклинную, моноклинную, ромбическую, тригональную, гексагональную, тетрагональную (квадратную) и кубическую сингонии Каждая группа отличается совокупностью простых геометрических форм и их закономерных комбинаций. Триклинная, моноклинная и ромбическая сингонии называются низшими, так как они не имеют осей симметрии выше второго порядка. Тригональная, гексагональная и тетрагональная сингонии называются средними; наряду с осями симметрии второго порядка они имеют одну ось симметрии высшего порядка. Кубическая сингония характеризуется несколькими осями симметрии высшего порядка и является высшей сингонией. Для каждой группы сингоний имеются характерные формы кристаллов (табл. 1.1). Всего возможно 47 вариантов простых форм (рис. 1.1.-1.3).
Таблица 1.1
Рис. 1.1. Варианты простых кристаллических форм низших сингоний – триклинной, моноклинной и ромбической /Завьялов,2007/. а Рис.1.2. а. Варианты простых кристаллических форм средних сингоний – тригональной, тетрагональной и гексагональной /Завьялов,2007/. б Рис.1.2. б. Варианты простых кристаллических форм средних сингоний – тригональной, тетрагональной и гексагональной /Завьялов,2007/. в Рис.1.2. в. Варианты простых кристаллических форм средних сингоний – тригональной, тетрагональной и гексагональной /Завьялов,2007/.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (778)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |