Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Уровни организации и общие соображения о геологической структуре

Уровни организации и общие соображения о геологической структуре

12.10.2017

Представление об уровнях организации широко распространено в биологических и социологических науках. Представление об уровнях организации неорганического вещества зародилось в процессе изучения Земли. Планетарный уровень организации вещества определяет существование нашей планеты в целом; этому уровню свойственны связи между структурными элементами или телами, определяемые гравитационными силами. Атомно-молекулярный уровень, связанный с электромагнитными силами, определяет существование кристаллов, минералов и отчасти горных пород. В сущности говоря, планетарный уровень, по крайней мере в пределах Земли, — это сфера геологии (тектоники), а атомномолекулярный — кристаллографии и минералогии. Горные породы лежат как бы на границе этих двух уровней и этих двух отраслей геолого-минералогических наук и обладают качествами, присущими и подведомственными им обоим.
Планетарный и атомно-молекулярный уровни — это земные уровни организации вещества. Существуют, по-видимому, еще два уровня вне сферы геологии. Это уровни, соответствующие сильным взаимодействиям и слабым взаимодействиям в микромирах; не исключено также существование некоторых «сверхпланетарных» уровней в далеком и необъятном космосе.
В геологических сочинениях часто упоминается о более дробных земных уровнях, например: уровнях минералов, горных пород, геологических формаций, геологических комплексов и геосфер; но такие подразделения не оправданы. Надо иметь в виду, что организация вещества обусловлена прежде всего формой связи между частицами (элементами) и господствующими типами сил.
Отметим, что существует несколько систем определения последовательности или соподчиненности геологических тел или более мелких частиц — ранги, порядки и уровни организации. Понятия эти в корне различные, и их нельзя подменять одно другим.
Теперь о горных породах.
Природа горных пород как пограничных систем является двойственной, т. е. с одной стороны, химической, с другой — геологической. Принадлежность горных пород одновременно к двум различным уровням организации вещества чрезвычайно усложняет проблему упорядочения их разновидностей, т. е. проблему построения их классификаций, что подчеркивал еще Ф.Ю. Левинсон-Лессинг.
Двойственный характер горных пород, рассматриваемых как системы, сказывается в их структуре. Так, по характеру структурных решеток горные породы занимают промежуточное положение между кристаллами с их существенно регулярными структурными решетками и гипергенной оболочкой Земли с ее существенно нерегулярной структурной решеткой. Если описание структурной (кристаллической) решетки кристаллов (минералов) сводится к определению плоскостей и углов и принадлежности этой решетки к тому или иному типу симметрии, то описание структурных решеток горных пород носит статистический характер. Так, характеризующая структурную решетку горной породы «степень нерегулярности» количественно выражается дисперсией величин расстояний между центрами масс структурных элементов.
Связи структурных элементов горной породы также двойственны. С одной стороны, это химические связи, развивающиеся по эпитаксиальным контактам в кристаллических породах. «Случайный» характер эпитаксиальных контактов, развитие которых в основном определяет прочность породы, выражается в большом разбросе величин прочности в полнокристаллических породах однородного минерального состава. Так, для гранитов временное сопротивление сжатию указывается в пределах 167,4*10в6 — 331*10в6 Па, а для кварцевых порфиров — 88,3*10в6 — 401,2*10в6 Па. С другой стороны, структурные элементы горных пород объединяются значительно менее эффективными в отношении прочности «геологическими» связями — это сочленения шунтового, шипового и каркасного типов, коллоидные связи (силы молекулярного притяжения в глинистых породах), поверхностное натяжение заполняющих поры жидкостей и, наконец, гравитационные связи, имеющие главное значение в рыхлых породах.
Геологические объекты, состоящие из горных пород (горнопородных тел), принадлежат целиком к планетарному уровню организации вещества. В основе ряда этих крупных объектов лежат наслоенные геологические формации, совокупности которых образуют формационные ряды, геосинклинали, платформы, геосинклинальные системы и другие крупные структурные элементы гипергенной оболочки Земли. К планетарному уровню организации вещества относятся также геосферы.
Заслуга выделения наслоенных формаций в качестве систем принадлежит Н.С. Шатскому, который, определив формации через их элементы (породы, пачки пород, свиты, отложения и пара-генетические отношения), фактически положил начало системным исследованиям крупных геологических объектов. Следует отметить, что парагенетические отношения характеризуют скорее состав формаций, чем их структуру. Структурная решетка наслоенных формаций сохраняет лишь одномерную регулярность по вертикальной оси и сказывается в ритмичном наслоении. В формациях слои образуют некоторые элементарные группы (ритмы), состав и мощность которых могут варьировать в широких пределах, с чем связана значительная степень нерегулярности одномерной структурной решетки. В горизонтальной плоскости структурная решетка наслоенных формаций существенно нерегулярна. Структурные решетки более крупных систем, в которых наслоенные формации выступают в качестве элементов, являются нерегулярными; количество структурных элементов в этих системах недостаточно для периодического строения их структурных решеток. Если для описания таких систем, как минерал, горная порода, отчасти (при описании вертикального разреза) геологическая формация, достаточно описать элементарную группу и указать область ее распространения, то для описания более крупных систем необходимо охарактеризовать каждый структурный элемент в отдельности и указать для каждого элемента координаты центров масс, образующих в совокупности нерегулярную структурную решетку.
Связи между структурными элементами наслоенных формаций и более крупных систем планетарного уровня организации вещества являются гравитационными как в статическом, так и в генетическом аспекте. Все эти системы — слоистые. Слои в своей последовательности налегают друг на друга, прижимаясь собственным весом или весом вышележащих слоев, т. е. силой тяжести. Образование слоев связано с распределением вещества на поверхности Земли в условиях и под влиянием ее гравитационного поля. Химические и другие виды связей в структурах крупных геологических систем играют ничтожно малую роль.
В целом переход от геологических объектов (систем) атомномолекулярного уровня к объектам планетарного уровня сопровождается уменьшением и полным исчезновением регулярности структурных решеток и заменой химических связей гравитационными.