11108 (600492), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Карстовые колодцы и шахты – это вертикальные или круто наклонные полости, различающиеся между собой по глубине; к шахтам относятся полости глубже 20 метров, достигающие нескольких десятков, а то и сотен метров. Полости колодцев и шахт могут быть провальными (гравитационными); гравитационно-коррозионными, образованными путем выщелачивания водой карстующейся породы по трещинам и частичных обрушений.

Карстовые пропасти представляют собой комбинации естественных шахт с горизонтальными и наклонными пещерными ходами. К ним относятся, в частности, глубочайшие карстовые полости мира, достигающие глубины 1000 метров и более.

Большинство карстовых пещер образуется при ведущей роли выщелачивания, часто при совместном действии растворения и размыва горной породы. При восходящем развитии земной коры в условиях большой мощности известняковых толщ и складчатой структуры возникают многоэтажные системы пещерных галерей. Известны значительные многоэтажные пещерные системы.

В пещерах-ледниках существуют следующие ледяные натечно-капельные и кристаллические образования:

• Остаточные.

Если нерастворимая часть карбонатной породы (глинистые и песчанистые частицы) не уносится водными потоками, а остается на месте своего образования (так называемая «глинка»), то это элювий.

• Обвально-гравитационные. (Обвалы, глыбы, щебень.)

• Речные отложения – аллювий, аллювиальные. (Песок, галька, гравий.)

• Криогенные (продукты ледниковой деятельности, находятся в нижних частях нивально-коррозионных колодцев).

• Биогенные.

• Гуано (тропические пещеры), экскременты летучих мышей, в привходовых частях – кости упавших животных, стволы деревьев.

• Хемогенные. Все виды натечных образований:

а) Сталактиты, сталагмиты, сталагнаты (сросшиеся в колонну сталактит и сталагмит), облицовка стен, занавеси, портьеры (если источник раствора не точечный, а линейный – щель), палки, пагоды, медузы, колонны, каменные плотины, каменные водопады. Все перечисленные формы имеют одно происхождение.

б) Макаронины.

Если сталактит имеет сосулькообразную, коническую форму, то макаронины имеют по всей длине (до метра и более) примерно одинаковую толщину. Зерна слагающего его кальцита более крупные, полый канал в макаронине имеет диаметр до нескольких миллиметров, а у сталактита он очень тонкий. Сталагмит канала не имеет вовсе.

в)Кораллиты (на западе их называют ботриоидами).

Механизм их образования до конца не ясен. Вероятно, они образуются диффузией ионов из окружающих пород через водные пленки, конденсирующиеся на стенах полостей. Обычно образуются на боковых стенках и дне пещер.

г) Кристалликтиты.

Пучки хорошо выраженных кристаллов кальцита (до первых см.), растущие из вершин кораллитов.

д).Геликтиты. (От греческого слова «геликос» – скрученный.)

Сталактит растет строго по вертикали, поскольку его рост контролируется силой тяжести. Рост геликтита контролируется не силой тяжести, а кристаллизационной силой. Кристалл представляет собой параллельные ряды атомов и следующий ряд подстраивается к предыдущему. Таким образом, рост происходит по оси роста кристалла, которая может быть ориентирована в пространстве как угодно.

Поэтому, направление роста геликтита также не зависит от силы тяжести. Скручивание происходит из-за примесей других атомов. Если в слое одинаковых атомов появляется чужеродный атом, то следующий слой не будет параллелен предыдущему, и направление роста кристалла изменится. Геликтит представляет из себя сросток параллельных волосовидных кристаллов кальцита или арагонита.

е) Лунное молоко (moonmilk).

Представляет из себя зародыши кристаллов кальцита, рост которых блокировался адсорбцией ионов магния поверхностью зародышей. Поэтому уже образовавшиеся микрокристаллы далее не растут. Но раствор пересыщен карбонатом кальция и последний должен выпадать в осадок. Выпадают все новые кристаллы, рост которых тут же блокируется.

ж)Антолиты.

Игольчатые кристаллы легкорастворимых минералов (гипс и др.) на дне высохших луж, озер. Характерны для южных, тропических пещер, где влажность не высока и возможно высыхание. В условиях Кавказа иногда встречаются на значительных глубинах, где температура может увеличиваться на 5-10 градусов. В среднем температура пород увеличивается на 1 градус на каждые 33 м. глубины.

з) Пизолиты (пещерный жемчуг).

Неприкрепленная форма, округлые образования до 1-2см. в диаметре на дне подземных озер.

е) Пленки, забереги, оторочки, блюдца – по берегам подземных озер.

Наряду с растворением подземные воды способны в определённых условиях выносить из горных пород твёрдые частички чисто механическим путём. Это процесс суффозии. Она особенно проявляется на выходе восходящих источников напорных вод. Вынос источником глины и песка из водоносного слоя уменьшает постепенно объём слагающей его породы и вызывает тем самым просадку и обрушение части склона, расположенной под источником.

Осевшая порода размокает и уносится водой. Постепенно над источником в склоне образуется полукруглая выемка с крутыми склонами: суффозионный цирк – обычно небольших размеров. Суффозия на выходе подземных вод является одним из существенных факторов, способствующих возникновению оползней.

Существуют следующие стадии образования пещер:

1. Образование полости.

Происходит чистая эрозия вместе с коррозией. Обвалы, бурные потоки воды. Натеки и кристаллические образования не встречаются. Большинство абхазских пещер находятся на этой стадии развития.

2. Уменьшение притока воды, уменьшение эрозии.

Вода стекает струями по стенам пещеры. Образуются крупные натеки: облицовка стен, пагоды, колонны, травертиновые плотины, каменные водопады. Много озер, пизолиты.

3. Приток воды еще меньше, по каплям.

Образуются макароны, тонкие сталактиты.

4. Приток воды еще меньше.

Вода конденсируется из воздуха. Происходит рост кораллитов благодаря диффузии. На концах кораллитов возникают кристалликтиты.

5. Полное высыхание пещеры. Карст стареет. Реликтовый карст. Пещеры Крыма в большинстве своем находятся на этой стадии развития.

Перечисленные пять стадий могут повторяться. Известны пещеры, где прошло шесть полных циклов. Какие-то стадии могут выпадать, развитие может остановиться на каком-то этапе.

Интенсивность карстообразования зависит от следующих факторов:

1. Уровень грунтовых вод.

(Пример: Московская область, карстующиеся породы имеют мощность до сотни метров, найден погребенный карст, но современный карст практически отсутствует. Причина: грунтовые воды залегают на глубине 5-10м.)

2. Химическая инертность пород.

Примеси магния резко снижают интенсивность карстообразования. (Пример: Скалистый хребет в Северной Осетии.)

3. Примеси глинистого материала. Микротрещины забиваются глинистыми частицами (кольматация трещин). Поэтому карст не развивается по мергелевым толщам.

4. Экспозиция склона.

Более благоприятен северный склон, так как там больше влажность и дольше держится снеговой покров (более интенсивны нивальные процессы).

5. Рельеф.

Особенно благоприятны закрытые котловины, днища с откосами до 15 градусов.

6. Почвы.

Мощность и биология почв влияют на обогащение вод углекислотой и, следовательно, на интенсивность карстовых процессов. Горные черноземы, горные лесные почвы особенно благоприятны. Неблагоприятны скелетные маломощные почвы.

7. Механические свойства пород. Трещиноватость, напластование.

(Пример: Арабика. Карст особенно интенсивен на участках, где пласты известняка залегают крутонаклонно или даже субвертикально.)

8. Количество осадков. Климат. Интенсивность испарения. Нивация.

(Пример: Кавказ. Области мощного карстообразования находятся на высотах от 1000 до 2200м. Ниже слишком сухо, выше – большую часть года не сходит снежный покров.)

2. ИЗУЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КАРСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ

Вследствие карстово-суффозионных процессов и явлений уменьшается устойчивость геологической среды, что приводит к катастрофическим последствиям (просадки, провалы, деформации сооружений).

В РФ карстовые процессы широко развиты в Архангельской, Ленинградской, Московской, Тульской, Курской, Нижегородской, Воронежской областях, республиках Башкортостан, Татарстан, Марий-Эл, Мордовия, Пермской, Самарской и Свердловской областях.

Повышенная опасность возникновения чрезвычайных ситуаций, вызванных активизацией карстовых процессов, характерна для урбанизированных территорий, испытывающих техногенное подтопление. По прогнозам МЧС России в 2005 году опасность проявления карстовых процессов высока в г. Москва, Казань, Уфа, Самара, Пермь,. Нижний Новгород, Дзержинск, Стерлитамак, Соликамск, Павлово и Кунгур, причем их активизация вызывается, как правило, несоблюдением норм строительства и эксплуатации городских подземных коммуникаций, а также нерациональной подземной разработкой полезных ископаемых.

Изучением карстово-суффозионных явлений занимается экогидрогеофизика.

Для изучения устойчивости геологической среды перед геофизикой ставятся следующие задачи:

• Выделение регионов, где встречаются растворимые породы, оценка литологии и мощности перекрывающих пород, самих карстующихся пород и глубины залегания базиса коррозии, т.е. поверхности скальных пород, ниже которой нет закарстованности.

• Изучение гидрогеологических условий: наличия водоносных и водоупорных пород, пластовых и трещинно-карстовых вод, их минерализации, динамики (скоростей движения и фильтрации).

• Выявление трещинно-карстовых зон, отдельных карстовых форм, полостей и т.п.

• Оценка динамики карстово-суффозионных процессов и устойчивости закарстованных территорий.

Возможность решения поставленных задач геофизическими методами определяется различием геофизических свойств закарстованных скальных пород по сравнению с теми же породами, но не затронутыми карстовыми процессами (ниже базиса коррозии), и перекрывающими, как правило, песчано-глинистыми породами. Закарстованные породы, несмотря на наличие в них полостей, заполненных воздухом, отличаются, тем не менее, пониженными удельными электрическими сопротивлениями и скоростями распространения упругих волн, существованием аномалий естественного электрического поля, повышением гамма-активности. Это объясняется наличием в них глинистых пород и трещинно-карстовых подземных вод, характеризующихся пониженными удельными электрическими сопротивлениями, а часто и скоростями упругих волн. Глинистые породы повышают гамма-активность, измеряемую при гамма-съемках, а трещиноватые – альфа-активность, измеряемую при эманационной (радоновой) съемке.

Решение первой задачи производится геофизическими методами, используемыми для картирования. В условиях круто слоистых сред применяются методы гравиразведки, магниторазведки, электромагнитного профилирования (методами естественного поля (ЕП), сопротивлений (ЭП), низкочастотного (НЧП) и высокочастотного (РВП)), гамма- и эманационные съемки. В условиях горизонтально и полого залегающих пород используются электромагнитные зондирования (вертикальные (ВЭЗ), частотные (ЧЗ) или становлением поля (ЗС) или другие), а также сейсморазведка методом преломленных (МПВ) и отраженных (МОВ) волн.

Решение задач также проводится одиночными или режимными электромагнитными профилированиями, сейсморазведкой МПВ. С помощью скважинных геофизических исследований изучаются физические свойства горных пород вокруг скважин и между скважинами, определяются скорости движения и фильтрации подземных вод. Применение не менее двух методов, например одного электроразведочного и одного сейсмического, может дать более достоверное решение поставленных задач.

В качестве примера эффективности скважинных геофизических исследований при изучении карстово-суффозионных процессов можно привести результаты режимных наблюдений на территории г. Москвы, проведенные в рамках Программы мониторинга геоэкологических процессов в городе Москве на 2004-2005 год. Рассмотрим эту программу поподробнее.

Многолетнее хозяйственное освоение территории города Москвы существенно изменило гидрогеологические условия и вызвало активизацию неблагоприятных геологических процессов, нарушающих экологическую устойчивость окружающей среды города. Суммарная площадь карстово-суффозионных участков на территории города составляет 15 квадратных километров.

Многослойное строение толщи пород в верхах зоны пресных вод, ее малая мощность и отсутствие сдерживающих глинистых слоев в кровле карстующихся пород в пределах приречной части городской территории определяют необходимость ведения наблюдений за оползневыми и карстовыми процессами в долинном комплексе реки Москвы и некоторых ее притоков при приоритете организации стационарных инструментальных наблюдений на участках проявления активных глубоких оползней, а также участках с поверхностными формами проявления карста.

Характеристики

Список файлов курсовой работы