ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МОРЯ

Море — это одна из главных геологических сил, преобразующих облик Земли. Площадь морей и океанов в 2,4 раза больше площади суши. В морских бассейнах, как обычно именуют моря и океаны, протекают сложные процессы энергичного разрушения, перемещения продуктов разрушения, отложения осадков и формирования из них различных осадочных горных пород.

Эти процессы наиболее интенсивно проявляются в прибрежной мелководной зоне (0—200 м) — зоне шельфа, которая окаймляет сушу полосой различной ширины и представляет собой подводное продолжение континентов (рис. 123). Площадь шельфа составляет 7,6 % площади морей и океанов.

На глубине от 200 до 2000 м располагается материковый склон, от 2000 до 6000 м — океаническое ложе и более 6000 м — глубоководные впадины. На глубине свыше 200 м волнения, происходящие на поверхности воды, не сказываются на донных отложениях.

Суша

Дневной свет сюда не проникает. Эта глубина является пределом распространения донных растительных организмов.

В прибрежной зоне морские осадки (обломочные горные породы) формируются как за счет продуктов разрушения берегов, так и за счет привноса материала ветром и особенно реками. В морях обитают многочисленные организмы, имеющие твердые скелеты (раковины, панцири), состоящие из СаС03 или БЮ2 • яН20, поставляющие тем самым органические осадки, образующие органические горные породы. Морская вода богата солями, поэтому среди морских отложений большое место занимают отложения химического происхождения.

Вследствие вертикальных колебаний земной коры моря перемещаются, как бы переливаются с одного места на другое. В одних местах берег отступает и населенные пункты заметно удаляются от моря. В других море наступает, берег погружается под воду, энергично размывается. В геологии эти явления получили наименование трансгрессии (наступление) и регрессии (отступление) моря. Это обстоятельство имеет существенное значение для строительства. Так, при строительстве сооружений на берегу наступающего моря необходимо предусматривать мероприятия по борьбе с размывом этих берегов.

Инженерно-геологические исследования на морских берегах выполняют либо в целях освоения морских прибрежных территорий, либо для строительства зданий и сооружений на берегах. Основное внимание уделяют определению особенностей данного моря (трансгрессии, регрессии), изучению устойчивости берегов и возможности ее нарушения под влиянием деятельности моря, различных процессов (оползни, обвалы и т. д.). В зависимости от поставленных задач инженерно-геологическим исследованиям подвергаются не только береговая часть на суше, но и прибрежная (подводная) часть моря.

Абразионная работа моря. Геологическая деятельность моря в виде разрушения горных пород, берегов и дна называют абразией. Процессы абразии находятся в прямой зависимости от особенностей движения воды, интенсивности и направления дующих ветров и течений.

Основную разрушительную работу совершают: морской прибой и в меньшей мере различные течения (прибрежные, донные, приливы и отливы).

Морской прибой. Волны действуют на берег постоянно. Под силой удара морские берега разрушаются (рис. 124), образуются обломки пород, которые подхватываются волнами и «бомбардируют» берега. Главное значение в этом процессе имеет механическая сила волн и постоянное ударное действие волн и обломков пород.

Рис. 124. Разрушение подпорной стены на берегу Черного моря

Сила удара морской волны довольно значительна. Во время больших бурь волны способны перекатывать глыбы пород массой в 30—40 т на расстояние до 10—20 м. При ударе по отвесным берегам волны иногда поднимаются на высоту до 20 м.

С глубиной действие волн ослабляется. Волновые движения в море прекращаются на глубинах, равных примерно половине длины волны, т. е. расстоянию между двумя соседними гребнями.

Морские берега в результате подмыва разрушаются от волн с различной скоростью от сантиметров до нескольких метров в год. Так, в районе Сочи — 4 м/год, глинистые невысокие берега побережья Азовского моря — до 12 м/год. На скорость подмыва влияет ряд факторов. Наиболее медленно разрушение протекает на участках берегов, сложенных скальными породами типа гранита, гнейса и др. Быстрее всего разрушаются берега, сложенные рыхлыми осадочными отложениями (суглинок и др.). Существенное значение имеет характер напластования пород (рис. 125, а). Так, наиболее быстро разрушаются берега, сложенные породами с пологим углом падения от моря (рис. 125, б), и менее быстро — с пологим углом падения в сторону моря (рис. 125, в). В этом случае волны скользят по поверхности слоев, причиняя им незначительные разрушения. Правда, в последнем случае глинистых пород такое залегание слоев нередко приводит к образованию оползней, как, например, на Черноморском побережье в районе Сочи—Туапсе. Достаточно устойчивы берега с горизонтальным залеганием слоев (рис. 125, г).

Разрушительная работа волн особенно значительна у крутых, обрывистых берегов, где глубина моря сравнительно большая.

Устойчивость берега моря в зависимости от напластовывания пород

Рис. 125. Устойчивость берега моря в зависимости от напластовывания пород:

а — средняя; б — минимальная; в— максимальная; г— профиль морского берега с террасами; /—волны; 2—положение слоев пород; 3— возможные оползни; 4—подводная терраса;

5—надводные террасы, 6 — пляж

Пологие берега гасят ударную силу волны, и абразия проявляется в меньшей степени. В результате абразии морские берега приобретают определенные очертания в плане и разрезе. Линия берега в плане может быть сильно изрезанной или сохранять более или менее плавные очертания.

В результате абразии на берегах образуются волноприбойные террасы. В одних случаях эти террасы могут быть сложены коренными породами, в других — морскими отложениями (аккумулятивными). В силу колебания уровня моря или, иначе говоря, вертикальных тектонических колебаний прибрежной территории морские террасы могут располагаться выше пляжа или находиться под водой. Террасы выше пляжа показывают поднятие берега и отступление береговой линии в сторону моря. Такие террасы называют морскими. Подводные террасы свидетельствуют о наступлении моря и опускании берега ниже уровня воды. Пляжем обычно называют часть берега, которая перекрывается максимальной волной или приливом. При наличии пляжа шириной более 20 м энергия волн гасится в его пределах. Разрушение коренного берега выше пляжа не происходит. При отсутствии пляжа берег будет разрушаться наиболее интенсивно.

Кроме механического разрушения морская вода оказывает химическое воздействие. Она растворяет породы и строительные

материалы. Значительное разрушительное воздействие оказывают многие морские организмы и растения. Например, планктон, создавая слой обрастания, может разрушать бетон и камень.

Известную разрушительную работу оказывают морские течения — прибрежные и донные, а также приливы и отливы, которые в России наиболее значительны в морях Тихоокеанского бассейна. Для строительства наиболее важны береговые течения, определяющие накопления пляжей.

Морские приливно-отливные и постоянные течения имеют незначительные скорости — от сантиметра и до десятков сантиметров в секунду. Лишь скорость постоянного течения Гольфстрим достигает 2,5 м/с. Очевидно, что разрушительная работа течений в сравнении с волнами довольно невелика. Наибольшее значение течения имеют в переносе продуктов разрушения. Во взвешенном состоянии ими транспортируются растворенные вещества и песчано-глинистые частицы. Более крупные частицы и обломки пород особенно при приливно-отливных течениях переносятся в основном волочением по дну.

Волны перемещают обломочный материал волочением по дну и пляжу, но транспортирующее действие оказывают лишь те волны, которые направлены к берегу под некоторым углом. В этом случае обломки передвигаются вдоль берега. Скорость их движения зависит от интенсивности волн и может быть значительной. Так, в районе Сочи на Черноморском побережье зафиксированы случаи перемещения отдельных обломков со скоростью 700 м/сут, а галечника — до 100 м/сут. Перенос обломков вдоль берегов может отразиться на размере пляжа в сторону его увеличения или уменьшения. В данном случае большую роль играют горные реки, которые являются крупными «поставщиками» обломочного материала.

Строительство сооружений в районе пляжа часто приводит к его расширению с той стороны, откуда надвигается масса обломков, и уменьшению с другой (в частности, так сказывается установка вдоль берега бун). К уменьшению пляжей приводит также разработка и вывоз песка, галечника для строительных целей.

При проектировании зданий и сооружений на берегах морей необходимо учитывать абразию, обрушение берегов и возможное истощение пляжей.

Для укрепления берегов от абразии используют ряд способов. По принципу работы берегоукрепительные сооружения можно разделить на пассивные и активные.

К пассивным сооружениям относят волноотбойные стенки вертикального типа, расположенные вдоль берега и принимающие

на себя удары морских волн. Для отбрасывания волновых всплесков в сторону моря наружной грани этих стенок придается криволинейная форма. Волноотбойные стены выполняют из монолитного железобетона, а лицевую грань во избежание истирания бетона песчано-гравийным материалом нередко облицовывают штучным камнем из скальных пород.

Но все-таки наибольшее значение для укрепления берега имеет пляж. Даже сравнительно неширокая полоса пляжа, порядка 7—10 м, может предохранить берег от разрушения. Пляжи необходимо сохранять и увеличивать или создавать их. Этому служит группа сооружений активного типа — буны и волноломы.

Буны задерживают наносы, перемещаемые волнами вдоль берега. Они представляют поперечные железобетонные стены, устанавливаемые нормально или под углом к линии берега. Волны, встречая на своем пути преграду, теряют скорость и переносимые ими наносы откладываются между бун. Буны бывают различных конструкций, например, из двух рядов железобетонных или металлических свай, с каменной наброской и покрытые бетонной плитой. На Черноморском побережье Кавказа ставят буны в виде железобетонных ящиков — понтонов, которые после установки заполняют бетоном или бутобетоном (рис. 126).

Волноломы создают параллельно береговой линии на расстоянии 30—40 м от берега и на глубине 3—4 м (рис. 127). Расстояние зависит от состава пород берега и наличия волноотбойной стенки. Верх волнолома устанавливают на глубине 0,3—0,5 м от низкого уровня моря. Пологая грань волнолома должна быть обращена в сторону моря. Они могут быть из монолитного бетона или железобетонных коробов, заполненных бетоном (или камнем).

Буны на берегу моря

Рис. 126. Буны на берегу моря

Берегозащитные сооружения

Рис. 127. Берегозащитные сооружения: /—волнолом; 2—обломочный материал; 3— пляж; 4— волны

В последнее время для защиты берегов часто применяют железобетонные тетраподы, представляющие собой фигуру с четырьмя ответвлениями в форме усеченных конусов, симметрично размещенных в пространстве. Благодаря такой форме тетраподы заклиниваются в наброске или грунтах и хорошо держатся в крутых откосах (рис. 128).

Достаточно перспективным, как показали экспериментальные исследования, является использование для создания пляжа конструкций из геосинтетических материалов, например, из полиэтилена высокого давления.

Морские отложения осадков. В морях и океанах, в силу транспортирующего действия воды, осадки распределяются довольно закономерно. Так, у берегов накапливается грубообломочная масса (галечники, гравий и т. д.); в зоне шельфа — пески различной крупности; на материковом склоне преобладает глинистый ма-

Р и с. 128. Укрепление берега моря тетраподами

териал. По мере удаления от берега к обломочным накоплениям (глинистым осадкам) все более примешивается органический материал, формируя илы и осадки химического происхождения. Главная масса осадков откладывается в прибрежной и мелководной части моря.

На низких берегах за пляжной зоной формируются береговые валы из гальки, песка, битой ракушки (детрит). Валы возникают на расстоянии наибольшего набегания волн на низкие берега. Их высота 1—5 м, ширина до 10—12 м.

Между валами и берегом располагаются пляжные отложения — пески, илы, гравий, реже галечник. В зоне шельфа осаждается основная масса осадков, среди которых первое по распространенности, разнообразию и мощности занимают обломочные; второе —органогенные; третье — химические образования. Химическим осадкам в прибрежной зоне более свойственны мелководные участки моря и лагуны (морские заливы, отделенные от моря подводным барьером).

На материковом склоне и океанском ложе более всего развиты органогенные осадки. Обломочные и химические осадки имеют подчиненное значение.

Морские отложения, образовавшиеся в морской среде, широко распространены на суше, где они занимают огромные пространства на континентах в виде отложений большой мощности и различного литологического состава (рис. 129). Это связано с колебательными движениями земной коры, в результате которых морские породы оказались приподнятыми над уровнем моря. Среди них чаще встречаются мелководные отложения. Морские отложения на суше принято называть коренными породами.

Строительная оценка пород морского происхождения определяется условиями их образования. Так, глубоководные отложения в отличие от мелководных имеют более выдержанный состав, значительную мощность, однородность, однотипные свойства.

Осадочная толща морского происхождения (коренные породы), перекрытые современными наносами

Рис. 129. Осадочная толща морского происхождения (коренные породы), перекрытые современными наносами:

1 — песок; 2—известняк; 3— песчаник; 4 — глины; 5 — современные наносы, представленные суглинками, т.е. делювий

Отложения шельфа довольно однообразны по напластованию, но быстро меняются по вертикали. Породы, рожденные у береговой зоны, изменчивы во всех отношениях.

Древние морские отложения являются надежным основанием под здания и сооружения. Однако не следует забывать, что в этих породах могут присутствовать примеси негативного характера, например, пирита и ряда водорастворимых солей. Глубоководные глины часто находятся в переуплотненном состоянии: в крутых откосах в них часто возникают оползни. Всегда надежными основаниями служат пески, галечники и другие породы обломочного происхождения. К слабым грунтам по прочности и устойчивости относятся мощные толщи современных прибрежных илов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >