Конспект лекций по геологии. Конспект лекций по инженерной геологии направление подготовки Строительство Профиль Промышленное и гражданское строительство
 Скачать 2.57 Mb.
|
|
Дельтовый аллювий откладывается в месте впадения рек в моря и озера, образуя конус выноса. Дельты могут занимать большие площади. Площадь дельты р. Волга равняется 18 тыс. км 2 . В дельтах остается основная масса материала, который переносится рекой. Состав этого материала в горных и равнинных реках неодинаков. В дельтах горных рек он чаще всего крупнообломочный. В дельтах же равнин- ных рек – это глины, которые переслаиваются песками. Аллювиальные отло- жения обычно насыщены водой. Процесс формирования речных долин связан с изменением положения базиса эрозии рек, в частности уровня воды в реке или в море, куда они впа- дают. Изменение базиса эрозии может быть также следствием поднятия или опускания суши. Речные долины часто имеют очень сложный поперечный про- филь из-за образования речных террас. Речные долины могут иметь аккумуля- тивные (аллювиальные) и эрозионные террасы. Этапы процесса их образова- ния показаны на поперечных разрезах (рис. 3.9). На рис 3.9, а представлен разрез долины, которая образовалась в результате сильного снижения базиса эрозии, что послужило причиной раз- вития глубинной и боковой эрозии. В этом случае формируется долина с эро- зионными террасами. На рис. 3.9, б изображен разрез той же долины после значительного повышения базиса эро- зии.Она заполнена аллювиальными от- Рис. 3.9. Схема образования речных долин: а – эрозионной; б – аккумулятивной; в – аккумулятивной при понижении базиса эрозии; 1 – река; 2 – эрозионная терраса; 3 – аккумулятивная терраса; 4 – аллювий 1 4 б 1 3 4 в 1 2 а 60 ложениями. На рис. 3.9, в показан разрез долины после нового снижения базиса эрозии. Эрозионные процессы развиваются в аллювиальных отложениях, образуя аккумулятивные террасы. Долины равнинных рек могут иметь до 6 террас. Например, в долине р. Днепр, возле г. Днепропетровска выделяют 6 террас. В долинах горных рек их бывает больше. К поверхностным текучим водам принадлежат также кратковременные потоки в горах, которые возникают периодически, после больших ливней и во время интенсивного таяния снега или льда. Такие потоки, несущие большое количество обломочного материала, имеют огромную разрушительную силу. Они получили название селей. Например, в 1921 г. селевый поток, который двигался по долине р. Малая Алматинка, вынес на территорию города Алматы и на его окраины 3,6 млн м 3 обломочного материала. Расход воды в этом потоке достигал 800 – 900 м 3 /с. Было разрушено более 250 зданий и сооружений. Более мощный селевый поток образовался там же в 1973 г. Но он был оста-новлен искусственно сооруженной плотиной в долине р. Малая Алматинка. Возник- новение таких потоков в начальной стадии связано с процессами смывания продуктов выветривания в долину. Селевые потоки делят на связные (структурные) и несвязные (турбу- лентные). В связных потоках вода и перемещаемый ею обломочный материал образуют грязево-каменную массу плотностью до 1,8 – 2 т/м 3 . В таких потоках обломочный материал не отделяется от воды. В несвязных потоках обломоч- ный материал откладывается обычным способом при движении в русле или в конусе выноса. Селевые потоки формируют возле подножья гор пролювий, или про- лювиальные отложения. Мощность их достигает десятков метров. Эти отло- жения залегают пластами, поскольку являются следствием выносов разной силы, которые повторяются. В толщах пролювия суглинки и супеси череду- ются с песками, гравием и галечниками. Борьба с разрушительным воздействием поверхностных текучих вод ве- дется путем выполнения профилактических и инженерных мероприятий. К важнейшим профилактическим мероприятиям относятся запрет пахоты скло- нов, а также вырубки на них леса и кустарников. К инженерным мероприятиям, которые применяют для борьбы с оврагами, относится обустройство в верхней их части быстротоков, а на дне – плотовых, фашинных или каменных запруд (рис. 3.10). Участок, который прилегает к верховью оврага, засаживают кустарниками. Для сохранности берегов от размыва речными водами их укрепляют, вымащивая камнем на мхе или щебне, в том числе при помощи вымащивания в плотовых клетках, сооружением дамб и полузапруд, которые направляют течение (рис. 3.11). Дамбы строят на вогнутых берегах, а полузапруды – на выпуклых, используя разнообразные материалы: камень и бетон. Борьбу с селевыми потоками ведут путем строительства плотин, селе- уловителей, дамб для направления потока, а для защиты дорог – селеспусков. 61 Последние строят в виде больших железобетонных лотков на опорах над дорогами для перепуска селевого потока. 3.7. Геологическое воздействие ледников и ледниковые отложения Ледниками называются образованные на суше движущиеся массы льда. Движение ледников обусловлено, главным образом, пластическим течением льда при наличии значительной разницы давлений. Течение льда вызвано наклоном поверхности, по которой он движется. Но ледник может двигаться и по горизонтальной поверхности. Во время движения ледники выполняют большую геологическую работу. Они механически разрушают горные породы, переносят разрушенный материал и откладывают его в определенных местах, формируя разнообразные ледниковые отложения. Современные ледники делятся на материковые и горные. Они занимают площадь 16,3 млн км 2 , что составляет 11% поверхности суши. Материковые ледники размещаются в полярных областях. Среди наиболее известных – Антарктический и Гренландский ледники. Площадь первого равняется 13,2 млн км 2 , второго – 1,65 млн км 2 . Толща льда Антарктического ледника в среднем равняется 1720 м, Гренландского – 2300 м. Таким образом, в этих ледниках сконцентрирована основная масса льда на суше. Воды, которая содержится в этих льдах, было бы достаточно для повышения уровня океана на 50 м. Скорость движения льда в материковых ледниках небольшая: до 1,5 м/сут, но в отдельных местах она может достичь 30 м/сут. Горные ледники образуются в горах. Они занимают относительно небольшие площади: на Кавказе – 2 тыс. км 2 , в Средней Азии – 11 тыс. км 2 . Здесь распространены долинные ледники: Инильчек на Тянь-Шане длиной 70 км, им. Федченко на Памире – 77 км, Дихсу на Кавказе – 15 км и др. Толщина льда в таких ледниках может превышать несколько десятков метров, а скорость движения колеблется от 0,1 до 7 м/сут. Образование и геологическое воздействие этих объектов можно рассмот- реть на примере горных ледников. В горах выше от снеговой линии, в межгор- ных котловинах и долинах накапливается снег, который не успевает растаять Рис. 3.10. Укрепление дна оврагов с помощью плотин: 1 – каменные запруды; 2 – дно оврага; 3 – склон оврага 2 3 1 1 1 2 3 б а Рис. 3.11. Укрепление берегов рек: а – струенаправляющей дамбой; б – полузапрудами; 1 – направление течения; 2 – дамба; 3 – буны 62 летом. Под своим весом он уплотняется и превращается сначала в пористый (фирновый), а потом – плотный, крепкий лед. При значительной мощности лед начинает течь по долине вниз. Конец ледника, опускаясь ниже от снеговой линии, тает. Обычно в горном леднике можно выделить зоны: а – таяния, б – дви- жения и в – питания (рис. 3.12). Если количество льда больше растаявшего, то зона таяния перемещается ниже – ледник наступает. Если же эта зона перемещается выше – ледник отступает. Но зона таяния может определенное время находиться на одном месте. В толще ледника и на его поверхности содержится значительное количество обло- мочного материала разного раз- мера – от глинистых частиц до огромных глыб-валнов. Этот ма- териал движется с ледником во время вспахивания (экзарации) дна долины, по которому он те- чет, а также при сдвижении обломков со склонов долины на ее поверхность. На поверхности ледника откладываются и мелкие частицы, которые переносятся ветром. Отложение, которое формируется вследствие движения ледника, называется мореной. Морена откладывается во время таяния ледника. Различают конечные и основные морены. Первые возникают при стационарном положении конца ледника в виде пряди холмов. Эти морены включают не отсортированный, но перемытый водой материал – гравий, гальку, валуны. Основные морены образуются во время отступления ледника. При этом материал, который перемещается вместе с ледником, откладывается вдоль пути его отступления. Основные морены состоят из суглинков и глин с включениями крупнообломочного материала. В зоне таяния ледника берут начало многочисленные водные потоки, которые выносят и откладывают за прядью конечных морен пески, супеси и суглинки, образуя песчано-глинистые (зандровые) поля. Все, что было сказано о горных ледниках, касается и ледников мате- риковых. Но процессы в материковых ледниках происходят в значительно больших масштабах. Особый интерес вызывают материковые ледники четвер- тичного периода. Ученые К.К. Марков и И.П. Герасимов выделяют такие обледенения этого периода: лихвинское, днепровское и валдайское (рис. 3.13). Наибольшим обледенением было днепровское. Главным центром обледенения считается Скандинавский полуостров, где толща льда достигала 3 тыс. м. Четвертичные обледенения начались около 500 тыс. лет тому назад. Со времени последнего прошло 12 тыс. лет. Все это время обледенения изменя- лись межледниковыми эпохами. Хорошо сохранились следы воздействия по- следнего, валдайского, обледенения. 1 2 3 б в а Рис. 3.12. Схематический разрез горного ледника: 1 – ледник; 2 – концевая морена; 3 – зандро- вые поля; зоны: а – таяния; б – движения; в – питания 63 На территории Карелии, на Кольском полуострове в углублениях, выпа- ханных ледником, образовались многочисленные озера. Магматические поро- ды, которые вышли на поверхность, были обработаны движущимся льдом. Таким образом, сформировались пряди конечных морен высотой до 100 м, которые тянутся иногда на сотни километров, и другие объекты такого рода: озы, камы, друмлины. Все это создает характерный ледниковый ландшафт. Здесь же встречаются озерно-ледниковые отложения, включающие ленточные глины, в которых чередуются очень тонкие пласты (доли сантиметра или несколько сантиметров) глин и мелких песков. Восточнее размещены толщи основных морен, а дальше на значительных пространствах водно-ледниковые (флювиогляциальные) отложения из песков, гравия, гальки и суглинков. Суглинки перекрывают ранее образованные ледниковые отложения и потому называются покровными. Мощность их не превышает 12 м. Водно-ледниковые отложения по составу напоминают аллювиальные. Рис. 3.13. Карта четвертичных обледенений (составлена до 1990 г.) Онежское оз. Ладожское оз. І ІІ ІІІ Астрахань Волгоград Львов Киев Воронеж Минск Н. Новгород Москва Вильнюс Рига Санкт-Петербург Таллинн Ярославль Мурманск МОРЕ ЧЕРНОЕ Азовское море БАРЕНЦЕВОЕ МОРЕ 64 Причины прошлых обледенений еще не выяснены. Наиболее возмож- ными могут быть изменения в очертаниях суши и направления движения морс- ких течений, которые формируют определенные климатические условия. Например, Гренландия и сейчас покрыта льдом, а некоторые районы Якутии с более низким температурным балансом от него свободны. Причина состоит в том, что в Якутии выпадает очень мало снега и он не может накапливаться. 3.8. Геологическое воздействие ветра и эоловые отложения Горизонтальное движение воздуха в тропосфере из мест с высоким давле- нием в места с низким давлением называется ветром. Ветер оказывает на поверхности материков значительное геологическое воздействие. Прежде все- го, он развевает мелкие частицы продуктов выветривания (глинистые, пылева- тые и песчаные), перемещая их в зависшем состоянии и перекатывая по по- верхности. Этот процесс называется дефляцией. Но ветер, перенося в зависшем состоянии мелкие частицы, разрушает ими горные породы также механически. Такой процесс получил название корразии. Расстояния, на которые переносятся мелкие частицы путем перекатывания и в зависшем состоянии, обусловлены размером последних и силой ветра. Ветер при скорости 10 м/с может переме- щать частицы размерами до 1 мм, а при скорости 20 м/с – размерами 5 мм. Песчаные частицы переносятся на десятки и сотни километров. Маленькие частицы, глинистые и пылеватые могут перемещаться ветром на сотни и даже тысячи километров. Объем переносимого ветром материала бывает очень значительным. Например, ураганные ветры, которые дуют из Афганистана, известные под названием «афганцы», приносят в Каракумы массу пыли. Геологическое влияние ветра особенно заметно в тех районах, где вследствие сухого климата и отсутствия растительного покрова преобладает физическое выветривание, а ветры, которые дуют постоянно, часто достигают большой силы. Материал, который переносится ветром, выпадает и с течением времени накапливается на местности. Так возникают эоловые отложения. К ним при- надлежат эоловые пески и толщи лесса. Первые зачастую залегают в пустынях. Пустыни Каракумы и Кызылкум занимают площадь 1 млн км 2 . Кроме того, много эоловых песков имеют значительное распространение вдоль берегов морей и озер, а также в долинах больших речек. Большие площади эти пески занимают на побережье Прибалтики, а также в долинах рек Волги, Днепра и Дона. В этих местах вследствие перемещения песка ветром возникают своеобразные пряди холмов, которые в пустынях называются барханами, а на побережье – дюнами. В плане барханы имеют серпообразную форму (рис. 3.14) и высоту 20 – 30 м. Наветренная сторона бархана пологая (5 – 14°), а подвет- ренная – крутая (30 – 33°). В отличие от барханов, дюны – это вытянутые валы с округлыми вер- шинами высотой до 30 м. У них, как и у барханов, наветренная сторона поло- гая, а подветренная крутая. 65 Барханы и дюны под влия- нием господствующих ветров пере- мещаются в направлении движения песка из наветренной в подветрен- ную сторону. Такие подвижные пески при- чиняют большие убытки экономи- ке, поскольку захватывают ценные земли, затрудняют эксплуатацию дорог, каналов, засыпают строения и сооружения. Скорость перемещения барханов и дюн разная: от нескольких до 20 м в год. Наблюдаются также случаи перемещения их со скоростью до нескольких метров в сутки. Подвижные пески имеют обычно рыхлый состав, что следует учитывать, проектируя здания и сооружения, в особенности гидро- технические. Борьбу с подвижными песками ведут, главным образом, путем насаж- дения леса, кустарника и травы. В пустынных районах с этой целью используют саксаул. В районах с более влажным климатом – сосну. Толщи лессов формируются в условиях сухого климата вследствие отложения и накопления пылеватого и глинистого материала, который при- носят ветры из пустынь и других районов, а также как результат развеивания продуктов выветривания. В составе лесса преобладают пылеватые частицы. В процессе накопления материала в толще происходит слабая цементация частиц углекислым кальцием. В то же время, отмирая, частички растений предопределяют наличие там крупных пор – макропор. Вследствие этого лесс является пористой породой. Цвет лесса – палевый. Лесс распространен на Украине и в Средней Азии. Большие площади заняты им в Китае. Лесс имеет своеобразное свойство: при замачивании под нагрузкой он уменьшается в объеме, проседает. Это усложняет возведение на его толщах зданий и соору- жений. 3.9. Геологическое воздействие моря и морские отложения Море также оказывает значительное геологическое влияние на среду – как разрушительное, так и созидательное. В наше время площади, которые занимают моря и океаны, можно разделить на три части: материковая отмель (шельф) – до глубины около 200 м (8,4 % площади); материковый склон – на глубинах от 200 до 2400 м (9,3 %), океаническое ложе вместе с глубоковод- ными впадинами – на глубинах свыше 2400 м (82,3 %) (рис. 3.15). В пределах мелкого моря выделяют литоральную и неритовую зоны, причем первая занимает ту прибрежную часть, которая заливается водой во время прилива и освобождается от нее после отлива. Разрушительное воздейст- вие происходит в литоральной и частично неритовой зонах, его следствием является размыв берегов волнами прибоя. Этот процесс называется абразией. а б 1 Рис. 3.14. Барханы: а – план; б – разрез; 1 – направление ветра 66 Волны прибоя формируются в процессе прилива и отлива, а также за счет прибрежных течений. Под влиянием ветра в море возникают волны, высота которых может достигать 15 м. Если они приближаются к берегу, то вследствие близости дна, разрушаются и сталкиваются с потоком воды, отраженным бере- гом, который движется им навстречу. При этом получается заплеск, высота которого превышает высоту волны. Масса воды направляется к берегу и ударяет в него. Действие массы воды на береговую стенку бывает очень сильным. Например, давление волн Черного моря возле г. Туапсе достигает |