Геология

Министерство образования и науки Российской Федерации 

Уральский федеральный университет  

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

ГЕОЛОГИЯ

Учебно-методическое пособие 

Допущено Уральским отделением учебно-методического  
объединения по образованию в области строительства

для самостоятельной работы студентов всех форм обучения 

по направлению подготовки бакалавров 08.03.01 «Строительство»

Екатеринбург 

Издательство Уральского университета 

2016 

УДК 55 (075.8) 
ББК 26.3 я73 

   В29 

Составители: М. В. Венгерова, А. С. Венгеров

Рецензенты:
кафедра гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии 

(зав. кафедрой д-р геол.-минерал. наук, проф. С. Н. Тагильцев);

канд. геол.-минерал. наук, ведущий геолог ОАО «Уральская 

геологосъемочная экспедиция» Ю. Н. Кошевой 

Научный редактор — д-р техн. наук, проф. Ф. Л. Капустин 

На обложке использованы изображения с сайта https://www.facebook.

com/AmazingGeologist

В29

Венгерова, М. В.
Геология: учеб.-метод. пособие / сост. М. В. Венгерова, 
А. С. Венгеров. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 
2016. — 176 с.
ISBN 978-5-7996-1620-5

Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы сту-

дентов «Геология» содержит требования к объему знаний по геоло-
гии, грунтоведению, геодинамике, гидрогеологии и инженерно-гео-
логическим изысканиям, необходимым для самостоятельного вы-
полнения студентами контрольных мероприятий.

Приводятся содержание и методики выполнения расчетно-гра-

фической и контрольных работ.

Библиогр.: 27 назв. Табл. 10. Рис. 10. Прил. 9.

УДК 55 (075.8) 
ББК 26.3 я73 

ISBN 978-5-7996-1620-5
©Уральский федеральный  
    университет, 2016 

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время объемы промышленного и гражданского 

строительства увеличиваются, а также усложняются объекты 
строительства, повышается высотность зданий, расширяет-
ся подземное строительство. Часто строительство приходится 
вести в пределах уже существующей застройки, проводить ре-
конструкцию старых зданий, которая требует дополнительного 
исследования основания сооружения, и на ранее неиспользу-
емых землях ввиду сложных инженерно-геологических усло-
вий. В связи с этим возрастает необходимость точного и эко-
номически обоснованного проектирования, невозможного без 
грамотного применения инженерно-геологических исследова-
ний природных условий территорий будущего строительства.

При подготовке бакалавров по основным образовательным 

программам, составленным в соответствии с требованиями 
Федерального государственного образовательного стандар-
та высшего профессионального образования по направлению 
08.03.01 «Строительство» дисциплина «Геология» изучается 
в рамках модуля «Инженерное обеспечение строительства».

В соответствии с учебными планами подготовки бакалавров 

по образовательным траекториям «Механическое оборудова-
ние и технологические комплексы предприятий строительных 
материалов, изделий и конструкций», «Производство и при-
менение строительных материалов, изделий и конструкций», 
«Городское строительство и хозяйство», «Проектирование зда-
ний», «Проектирование и эксплуатация систем теплогазоснаб-
жения, вентиляции и кондиционирования», «Проектирование, 

| ВВЕДЕНИЕ |

изготовление и монтаж конструкций зданий и сооружений», 
«Теплоснабжение и вентиляция», «Технология и организация 
промышленного и гражданского строительства», «Проектиро-
вание и возведение объектов промышленного и гражданского 
строительства», «Экспертиза и управление недвижимостью», 
«Экспертиза инвестиционно-строительного проекта и управление 
недвижимостью», «Водоснабжение и водоотведение», 
«Гидропневмосистемы в строительстве и промышленности», 
«Стоимостной инжиниринг в строительстве» рабочая программа 
дисциплины «Геология» предусматривает 18 часов лекций, 
18 часов лабораторных работ, две контрольные работы и расчетно-
графическую работу.

В результате изучения дисциплины «Геология» студенты 

должны:

— знать основные требования нормативной документации 

в строительстве в области проектирования и градостроительства; 
способы и методы инженерно-геологических изысканий; 
законы геологии, гидрогеологии; генезис и классификацию 
пород и грунтов;

— уметь анализировать воздействие окружающей среды 

на материал в конструкции; применять нормативную документацию 
для разработки технических заданий на проектирование 
и инженерные изыскания; решать простейшие задачи инженерной 
геологии; читать геологическую графику;

— демонстрировать навыки диагностики породообразующих 

минералов и горных пород, построения геологической графи-
ки.

Самостоятельная работа студентов по данной дисциплине 

складывается из следующих составляющих:

— изучение отдельных тем разделов программы дисципли-

ны;

— подготовка к лекционным занятиям (мини-тест по каж-

дому разделу дисциплины);

| ВВЕДЕНИЕ |

— подготовка к выполнению лабораторных работ;
— подготовка к контрольным работам (решение простых за-

дач по инженерной геологии, работа с коллекциями минералов 
и горных пород на кафедре);

— выполнение расчетно-графической работы;
— подготовка к сдаче зачета.

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОЛОГИЯ»

Дисциплина «Геология» является комплексным курсом, объ-

единяющим основные сведения из области общей геологии, ги-
дрогеологии, грунтоведения, геодинамики, методики инженер-
но-геологических изысканий и других геологических дисциплин, 
которые в той или иной мере связаны с вопросами строительства:

— общая геология — наука, изучающая состав, строение Земли;
— историческая геология — наука, изучающая историю 

и закономерности развития земной коры;

— минералогия и петрография — науки о минералах и гор-

ных породах;

— геоморфология — наука, изучающая развитие рельефа 

поверхности земной коры, его происхождение и связи с геоло-
гическим строением;

— геодинамика — наука, изучающая процессы, протекаю-

щие в недрах Земли и на ее поверхности;

— грунтоведение — наука, изучающая физические и физико-

механические свойства грунтов;

— механика грунтов — наука, изучающая деформации и на-

пряжения, возникающие в горных породах под действием 
внешних и внутренних сил;

— гидрогеология — наука о подземных водах, их составе, 

свойствах, происхождении;

— геокриология — наука, предметом изучения которой яв-

ляется зона многолетней мерзлоты в земной коре и все про-
цессы и явления этой зоны, осложняющие строительное про-
изводство.

| 1.1. Основы общей геологии |

Горные породы (грунты) служат строительными материала-

ми, средой для строительства и основанием зданий и сооруже-
ний. От взаимодействия сооружений с окружающей геологиче-
ской средой зависит их долговечность и надежность.

1.1. Основы общей геологии

1.1.1. Строение Земли и Земной коры

Форма Земли — геоид. Трехосный эллипсоид враще-

ния с полярным сжатием. Rэ = 6378,16 км, Rп = 6356,78 км;  
М = 6х10 24 кг; g = 9,8 м/с 2.

Магнитное поле Земли ассиметрично под действием солнечного 
ветра. Форма его меняется, образуя сферу, которая защищает 
планету от жесткого излучения.

Оболочки Земли подразделяются на внутренние и внешние.
К внешним оболочкам Земли относятся атмосфера, гидросфера 
и биосфера.

В состав атмосферы входят:
— тропосфера, высотой в полярных широтах до 10 км, 

до 12 км в умеренных и 18 км в тропических широтах; содержит 
80 % всей массы атмосферного воздуха и 90 % водяного пара; 
характеризуется возникновением облаков, развитием циклонов 
и антициклонов;

— стратосфера (до 55 км), у верхней границы зоны находится 
озоновый слой, являющийся защитой Земли от ультрафиолетового 
излучения Солнца;

— мезосфера (до 80 км); в ней находятся свободные радикалы 
возбужденных молекул, которые обусловливают свечение 
атмосферы (северное сияние);

— термосфера (до 700 км), температура до высоты 200–

300 км возрастает до 150 °К;

— экзосфера (выше 700 км) — сфера рассеивания.

| 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОЛОГИЯ» |

Химический состав атмосферы, %: 78,084 N2, 20,946 O2, 

0,934 Ar, 0,035 СО2, 0,002 — все остальные газы и водяной пар.

Гидросфера по площади занимает 71 % поверхности Земли, 

в ее составе: мировой океан, подземные воды, реки, моря, лед-
ники и др.; 98 % — соленые воды, пресные — 2 %.

Биосфера — область распространения живых организмов, 

включает в себя земную кору, атмосферу и гидросферу.

К внутренним оболочкам Земли относятся ядро, мантия 

и земная кора.

Ядро состоит из внутреннего твердого ядра, которое вра-

щается, имеет железо-никелевый (состав и радиус 1216 км), 
и внешнего жидкого ядра, состоящего из железа с радиу-
сом ~ 3400 км. Температура ядра 4000–6000 °С, плотность 
до 14000 кг/м 3, во внешнем ядре ‒ 9500–12300 кг/м 3.

Мантия занимает основной объем Земли (мощность 

до 2900 км). Делится на верхнюю (~900 км) и нижнюю 
(~2000 км). Мантия состоит из тяжелых минералов, богатых Fe 
и Mg. Они образуют соединения с SiO2, силикаты (дуниты — 
породы ультраосновного состава). Плотность мантии 3300–
5000 кг/м 3, температура от 600–700 °С до 1500–1800 °С. Ман-
тийное вещество находится в твердом состоянии, но в геологи-
ческом времени может обладать пластичностью, способностью 
к течению. Тепло передается от более нагретых частей к менее 
нагретым частям, т. е. внутри Земли происходит передача тепла 
от горячего ядра к приповерхностной зоне.

Земная кора — внешняя оболочка земли, ее мощность 

от 5 км под океанами и до 70 км — под континентами. Нижняя 
граница (по сейсмическим данным здесь наблюдается скачко-
образное увеличение скорости распространения упругих волн) 
называется «слой Мохоровичича» или «Мохо».

Существует два типа земной коры океаническая и конти-

нентальная. Континентальная кора состоит из трех геологиче-
ских слоев: осадочного чехла, «гранитного» слоя (породы гра-

| 1.1. Основы общей геологии |

нитного состава) и базальтового (породы основного состава), 
мощность ее колеблется от 20 км (островные дуги) до 70 км 
(складчатые пояса). Океаническая кора имеет два слоя: оса-
дочный чехол и базальтовый слой, мощность 5–6 км.

Земная кора имеет алюмо-силикатный состав, представлен-

ный в основном легкоплавкими соединениями. Химический 
состав Земной коры, %: О — 46,6; Si — 27; Al — 8,7; Fe — 5,1; 
Ca — 3,6; Na — 2,6; K — 2,6; Mg — 2,1; другие — 1,2.

Литосфера — жесткая внешняя оболочка земли, которая 

включает в себя земную кору и литосферную часть мантии (об-
ладают одинаковыми физическими свойствами), подстилается 
астеносферой.

Астеносфера — пластичная оболочка мантии, где преоб-

ладают высокие температуры и появляются первые проценты 
расплава; в геологическом времени обладает свойствами очень 
вязкой жидкости.

Литосфера состоит из нескольких литосферных плит, кото-

рые движутся друг относительно друга по астеносфере за счет 
конвективных течений в мантии. Это перемещение называет-
ся тектоникой плит, в результате которой происходит непре-
рывное изменение земной коры — горные породы непрерывно 
разрушаются и формируются вновь.

Для изучения глубинных слоев земли применяют геофи-

зические методы, основанные на разнице скоростей сейсми-
ческих волн при прохождении разных по плотности сред, где 
происходит преломление и частичное отражение волн. Верх-
няя часть земной коры изучается бурением сверхглубоких 
скважин (12,6 км на Кольском полуострове).

Земная кора имеет два источника тепла: Солнце и распад 

радиоактивных веществ на границе с мантией.

В земной коре выделяют три температурные зоны.
I — зона переменных температур до глубины 30 м, опреде-

ляется климатом местности, в зимний период образуется под-

| 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОЛОГИЯ» |

зона промерзания, которая зависит от климата и типа горной 
породы и определяется по карте в СНиП, по формулам или 
по многолетним наблюдениям, ее величина учитывается при 
расчете глубины заложения фундамента.

II — зона постоянных температур, распространяется до глу-

бины 15–40 м и соответствует среднегодовой температуре 
местности.

III — зона нарастания температур, в которой температура воз-

растает с глубиной в зависимости от геотермического градиента.

Геотермический градиент — величина возрастания темпе-

ратуры на каждые 100 м глубины. Геотермическая ступень — 
глубина, при которой температура повышается на 1 °С. Теоре-
тически средняя величина этой ступени составляет 33 м.

Вопросы для самопроверки
1. Форма Земли, характеристика магнитного поля.
2. Строение Земли, характеристика внешних и внутренних 

оболочек, методы изучения.

3. Как называется огненно-жидкий силикатный расплав 

в недрах Земли?

4. Как называется оболочка Земли, включающая земную 

кору и часть верхней мантии?

5. Как называется нижний слой атмосферы?
6. Тепловой режим земной коры (зона переменных, посто-

янных и нарастающих температур). В какой зоне изменение 
температур зависит от климата?

7. Для чего необходимо знание величины промерзания грунтов?
8. Геотермический градиент, геотермическая ступень.

1.1.2. ПородообраЗующие минералы и горные Породы

Земная кора сложена горными породами, которые состоят 

из минералов. Изучением минералов занимается наука мине-
ралогия.