22652 (Гидрогеология. Построение разреза по скважинам), страница 4

Моренные отложения (gQ4)

Ледники высокогорных долин подобны рекам и имеют свои берега и ложе. При своем движении ледник пропахивает берега и дно ложа. Этот процесс называют экзарацией. В последнее время латинский термин «экзарация» постепенно заменяется русским термином «ледниковое выпахивание».

Обломки горных пород, выпаханные ледником, увлекаются движущимся льдом, и образуют подвижную прослойку, передвигающуюся по ложу ледника. Эти движущиеся прослойки, состоящие из обломков горных пород, усиливают выпахивающее действие и по мере продвижения вниз становятся все более мощными. Такие движущиеся массы обломочного материала называют моренами. Нижнюю часть, передвигающуюся по дну ледника, называют донной мореной, а боковые части, передвигающиеся по берегам, называют боковыми моренами. Во время движения ледника на его поверхности могут скапливаться обломки горных пород, упавшие со склонов гор. Такие обломки, постепенно накапливаясь, образуют верхнюю, или поверхностную морену. Если две долины сливаются в одну, то сливаются и ледники. В таких случаях произойдет объединение двух береговых морен. Объединенная морена окажется в середине нового объединенного ледника. Такие объединенные морёны называют срединными.

Каждый высокогорный ледник обязательно имеет три морены: донную и две боковых. Кроме того, могут быть еще верхние и срединные морены. Все эти морены движущиеся. Когда ледник опускается ниже снеговой границы и начинает таять, принесенные им морены также прекращают движение и образуют неподвижные, отложенные морены. Различают три вида отложенных морен: конечные, продольные и основные.

Конечные морены образуются из материала движущихся морен всех видов. Они образуют перед концом ледника валы или гряды и, окаймляя ледник, имеют слегка дугообразную форму. Иногда конечные морены прерываются водами, вытекающими из-под ледника, и образуют отдельные холмы и гряды. При непрерывном отступании ледника конечные морены будут отлагаться одна за другой, покрывая более или менее ровным слоем значительные поверхности. При наступании ранее созданные морены могут быть передвинуты и переотложены движущимся льдом. Продольные морены представляют собой валы, отложенные боковыми и срединными моренами вдоль ледника. Основные морены образуются из донной и внутренних морен в результате вытаивания внутренней части ледника. Образование основных морен, связано с быстрым отступанием ледника или с полным его исчезновением.

Из материала, принесенного движущимися моренами, кроме отложенных морен образуются ещё сравнительно невысокие продолговатые холмы, длинная ось которых совпадает с направлением движения ледника. Такие холмы обычно сложены плотной глиной с валунами, а в их подошве часто обнаруживается отполированный выступ коренных пород. Эта форма рельефа называется друмлином. Иногда выступы расположены в нижнем конце друмлина и выходят за его пределы, образуя отшлифованные скалы – «бараньи лбы» (Рис. 1)

Рис. 1 Схематический разрез друмлина: / — коренная скала («бараний лоб»); 2 — морена

Длина друмлинов колеблется от нескольких сотен метров до 1 – 2 км, ширина обычно в 2 – 3 раза больше длины, но встречаются и такие друмлины, у которых ширина меньше длины в 10 раз и более. Высота друмлинов невелика и достигает нескольких метров. Очертания их мягкие, склоны пологие. Друмлины часто сопровождают моренные отложения покровных ледников и сравнительно редко встречаются в областях распространения ледников высокогорных долин.

Отложенные морены состоят из самого разнообразного материала, от самых тонких частиц до крупных валунов, диаметром 2—3 м и более. Соотношения между составляющими частями могут быть самыми различными: в одних случаях преобладают глины или суглинки с включениями крупных обломков (гравия, щебня, валунов), в других — из смеси крупнообломочного материала с глинистыми и чистыми песками. Среди ледниковых отложений можно встретить груды валунов или отдельные валуны.

Необходимо отметить три важнейших характеристики отложений морен: неоднородность состава, отсутствие сортировки и окатанности отложенного материала и отсутствие слоистости.

Мерзлота

Сезонная мерзлота

В зимнее время грунты промерзают на некоторую глубину, а в теплое время года оттаивают. Это явление называется сезонным промерзанием. Глубина промерзания различна - от долей метра на юге до 3-4 м на севере и зависит в первую очередь от климата и состава пород. Наибольшее промерзание отмечено в рыхлых грунтах с открытыми порами (пески, гравий, галечник), меньше промерзают глинистые грунты. Величина промерзания грунтов ориентировочно может быть установлена по карте сезонного промерзания. Более точно глубину промерзания определяют расчетным путем с учетом местных геологических, климатических и других условий.

Сезонно промерзающие грунты относят к неустойчивым основаниям. При промерзании грунты, например пылеватые суглинки и супеси, за счет влаги увеличиваются в объеме. Это явление называется морозным пучением. Оттаивание размягчает грунты. Поверхность земли при этом несколько понижается. Такого типа вертикальные, особенно неравномерные колебания, опасны для зданий и сооружений. Влияние зимнего пучения на устойчивость зданий предотвращают заложением фундаментов па глубину, превышающую зимнее промерзание грунтов, Глубже сезонного промерзания необходимо размещать различные водоводы. Это предохраняет их от промерзания.

Многолетняя мерзлота

В ряде районов земного шара (север Европы и Америки, север и восток Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже 0°С. Такие породы называют многолетнемерзлыми (или вечно мерзлыми), а территорию - областью многолетней мерзлоты. В России многолетняя мерзлота занимает около 47% площади страны. Происхождение мерзлоты связывают с оледенением четвертичного периода, В наши дни мерзлота довольно хорошо изучена: известны ее границы, мощность, свойства; разработаны принципы инженерно-геологических изысканий и строительства зданий и сооружений. По площади многолетняя мерзлота разделяется на три зоны: 1) сплошная (территория Крайнего Севера) с мощностью более 100 м и температурой от -5 до -10°С; 2) с таликами (южнее зоны Крайнего Севера), когда мерзлота содержит талые участки, а мощность мерзлых толщ достигает 25—60 м при температуре от - 1 до -3°С; 3) островная — в виде отдельных участков мерзлых пород на территории юго-восточной части России: мощность мерзлых толщ не превышает 10—15 м при температуре от 0 до -1°С.

Существование таликов в большинстве случаев связано с приносом тепла подземными и поверхностными водами. Талики могут образовывать отдельные горизонты или пронизывать толщи мерзлых грунтов полностью или частично.

Многолетняя мерзлота по вертикали разделяется на три слоя: 1) деятельный слой, 2) собственно многолетняя мерзлота и 3) подмерзлотные породы, на которых залегает вся толща мерзлых грунтов.

Деятельный слой — верхняя часть толщи многолетней мерзлоты, которая ежегодно летом оттаивает (сезонная мерзлота). Мощность этого слоя находится в зависимости от климата и состава грунтов и колеблется от 20—30 см до 3—4 м. Наибольшая мощность отмечена в песках южных районов распространения многолетней мерзлоты. Мощность деятельного слоя имеет существенное значение для строительства. В практических целях различают мощность: естественную, измеренную при инженерно-геологических изысканиях; нормативную, определенную как максимальную по многолетним данным (более 10 лет); расчетную, определяемую с учетом теплового влияния сооружения.

Многолетняя мерзлота по своей мощности может быть от не- скольких метров до многих сотен метров, например на севере Якутии обнаружена мощность в 2600 м. Под Долинами рек в связи с теплом, приносимым водой, мерзлота опускается глубже от поверхности земли или даже полностью отсутствует. Толщи мерзлоты бывают: непрерывные, когда грунты по всей глубине находятся в мерзлом состоянии, и слоистые, в которых талые и мерзлые грунты чередуются. По физическому состоянию среди мерзлых грунтов выделяют: 1) твердомерзлые (монолитные), когда минеральные частицы сцементированы льдом в твердую массу; 2) пластичномерзлые, способные сжиматься, в силу того что в их порах кроме льда еще имеется незамерзшая вода, и 3) сыпучемерзлые (сухая мерзлота), когда вследствие недостатка воды грунты не сцементированы льдом и сохраняют рыхлость. Важнейшей особенностью мерзлых грунтов является присутствие в них льда, который может находиться в виде цементирующей массы (дисперсные кристаллы, мелкие прослойки, жилки) и в виде слоев, гнезд и других крупных форм залегания. Слои и линзы могут иметь мощность в несколько метров, образовывать отдельные горизонты и зоны повышенной льдистости. При инженерно-геологических изысканиях очень важно выявлять эти особенности строения мерзлых толщ, чтобы правильно определять место расположения сооружений, их компоновку, глубину заложения фундаментов, прогнозировать возможные осадки и устойчивость здании.

Вечная мерзлота.

Иногда грунты постоянно (тысячи лет) находятся в мерзлом состоянии. Территорию, которую они занимают, именуют криолитозонной. Происхождение вечной мерзлоты связывают с периодом оледенений северного полушария Земли, оно было 10- 15 тысяч лет назад.

Вечномёрзлая толща по своему строению бывает двух типов: 1) непрерывная, т. е. В виде сплошного массива из мёрзлого грунта; 2) слоистая – в виде чередования мёрзлых слоёв со слоями талых грунтов или чистого льда.

В вечной мерзлоте присутствуют все виды грунтов. Грунты скального класса занимают незначительное место. Основную массу мерзлых толщ составляют дисперсные грунты (супеси, суглинки, глины, пески и т. д.)

Строительство и эксплуатация объектов на территории вечной мерзлоты представляет собой сложную работу и осуществляется по специальным нормативам. При земляных работах строителям приходится разрабатывать вечную мерзлоту, как скальный грунт. Поэтому при строительстве стремятся не делать выемок.

Построение карты гидроизогипс

I = DH/L

I 2-3 = (16-15.1)/10.2 = 0.0882

I 6-7 = (13.6-13.1)/6.6 = 0.076

V = kфI;

V 2-3 = 12*0.0882= 1.059 (м/сут)

V 6-7 = 12*0.076 = 0.91 (м/сут)

Индивидуальное задание

Геологическое прошлое и полезные ископаемые

Поверхность Вологодской области по геологическому устройству не представляет собой однородной территории, сложенной отложениями какой-либо одной геологической эпохи. Отдельные ее части отличаются друг от друга по составу материнских пород. При этом характерно, что смена более древних отложений сравнительно молодыми происходит в восточном направлении. От края Балтийского кристаллического щита, который захватывает крайний северо-запад территории области, древние геологические отложения все дальше и дальше уходят «глубь, перекрываемые отложениями более поздних геологических эпох, и снова подходят вплотную к земном поверхности уже в районах древней складчатости на Тимане и Урале.

На схеме геологического строения территории Вологодской области видно, что самыми древними породами здесь являются девонские. Еще более древние породы, образовавшиеся в эозойскую эру и в кембрийский и силурийский периоды палеозоя, погребены под мощной толщей более поздних пород и выходят на поверхность за пределами Вологодском области на Балтийском щите, Тимане и Урале. Девонские отложения встречаются лишь на южном побережье Онежского озера. Они представлены преимущественно красящими глинами, песками и песчаниками.

Каменноугольные отложения занимают всю западную часть области. В карбоне почти вся территория Европейского Севера была покрыта морем, из которого выступали лишь Балтийский щит, Тиман и Урал.