Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Гидрогеология и основы геологии

Экзогенные геологические процессы

Экзогенные процессы — это внешние геологические процессы, происходящие под воздействием воздуха, воды, колебаний температуры, льда и снега, живых организмов. Процессы, связанные с деятельностью человека, обычно называют инженерно-геологическими [5, 6, 15J.

Большинство экзогенных геологических процессов протекает по схеме: разрушение — перенос и накопление материала данного процесса на суше — снова разрушение, в том числе собственных отложений, — перенос, наконец, окончательная аккумуляция материала в море.

Денудация и аккумуляция понятия, широко используемые в геологии. Термином денудация называют всю сумму внешних процессов разрушения суши и переноса материала в море. Временное накопление материала в составе континентальных отложений не учитывается, подразумевается конечная аккумуляция материала в море (рис. 4.15).

Схема денудации и аккумуляции материала в море

Рис. 4.15. Схема денудации и аккумуляции материала в море

Выветривание разрушающее воздействие на горные породы и минералы многих факторов внешней среды, называемых агентами выветривания. К ним относятся солнечные лучи, механическое и химическое воздействие воды, воздуха и живых организмов.

Термин «выветривание» происходит от немецкого weather — погода, и сходство со словом ветер чисто случайное; выветривание и геологическая деятельность ветра — процессы разные.

Обычно имеет место суммарное воздействие внешней среды на горные породы, но в случае преобладания отдельных факторов над другими принято выделять механическое (физическое), химическое и биологическое {органическое) выветривание.

Механическое выветривание. Главными агентами являются перепады температур, особенно скачки через 0°С. Днем солнечные лучи разогревают освещенную поверхность горной породы, в то время как внутренний объем остается холодным. Нагретая часть породы чуть увеличивается в объеме и на ее контакте с холодной породой возникает механическое напряжение.

Многократно повторяющиеся циклы температурных напряжений приводят сначала к растрескиванию, а потом и к осыпанию обломков породы. Механическое выветривание распространено в районах с континентальным климатом — в полярных широтах, пустынях, высокогорьях.

Химическое и биологическое выветривание. Агенты — вода и воздух как химические материалы, растения с их выделениями и микроорганизмы. Процессу способствует влажный теплый климат, под его воздействием часть минералов растворяется, часть превращается в другие соединения. В этом и состоит главный результат процесса выветривания. Большинство минералов магматических и метаморфических пород — полевые шпаты, слюды, пироксены, роговая обманка, скрытокристаллические массы эффузивных пород — превращается в глинистые минералы. Их подхватывают потоки воды, сначала они откладываются на склонах, образуя элювиально-делювиальный el-dQ чехол (см. рис. 3.24 и 3.13), а потом переносятся ниже и включаются в общий круговорот глинистого вещества на поверхности земли. Не выветривается только кварц — он сохраняется зернами, из которых потом образуются пески.

К результатам процесса выветривания стоит отнести и почвообразование — важнейшее условие существования богатой и разнообразной жизни на земле.

Кора выветривания {элювий — elQ) — сохранившиеся на месте образования при горизонтальном рельефе продукты выветривания (см. рис. 3.13 и 3.24).

Геологическая деятельность ветра (эоловые процессы) протекает по схеме большинства внешних процессов: разрушение — перенос — аккумуляция.

Разрушение пород возможно в условиях сухого климата при наличии сильных постоянных ветров. Не защищенные дерново-растительным слоем песчано-глинистые породы перевеваются, из них выдувается песчаный (0,05—2 мм), пылеватый (0,002—0,05 мм) и агрегированный глинистый материал — этот процесс называется дефляцией.

Корразия — ударное воздействие на скальную породу песчаных частиц, переносимых ветром.

Эоловый перенос может осуществляться на сотни километров. Перенос отдельно взятой частицы происходит постепенно — ее то подхватывает, то опускает обратно на землю. Перенос сопровождается сортировкой материала — первыми откладываются крупные частицы, последними — пылеватые. Ветровые пески откладываются в виде барханов (см. рис. 3.19), лёссы — в виде сплошной толщи мощностью в несколько метров. Все ветровые отложения сильно пористые.

На площадях, подверженных дефляции, очень легко развивается ветровая эрозия, наносящая непоправимый ущерб почвенному покрову.

Геологическая деятельность поверхностных текучих вод. Струйчатая эрозия осуществляется мельчайшими струями воды при слабых затяжных дождях или медленном таянии снега. В отличие от других видов эрозии оказывает на поверхность рельефа выравнивающее воздействие. Продукты переноса называются делювием, откладываются маломощным чехлом на склонах (рис. 4.16).

Чехол делювиальных отложений [5, 6]

Рис. 4.16. Чехол делювиальных отложений [5, 6]

Делювий является ценным почвообразующим материалом, на нем укореняется и держится растительный покров, в том числе и культурные растения. Ниже делювия может залегать совершенно неплодородная коренная порода.

Водная {линейная) эрозия — процесс размыва и выноса текучими водами почв и горных пород. Выделяется много видов эрозии, суть которых всегда ясна из названия, — овражная, речная, донная, боковая и др. При попятной эрозии происходит рост эрозионной промоины в сторону верховьев. Иногда в названиях отражается причина или провоцирующий фактор эрозии — транспортная, пастбищная, техногенная и т.п.

В результате водной эрозии происходит медленное, постоянное понижение всей поверхности суши и выработка эрозионных форм рельефа — промоин, долин, наполнение рек и других водных потоков твердым стоком.

Геологическая работа рек. Реки выполняют эрозионную работу, являясь в этом отношении главным фактором на поверхности земли. Твердый сток — это растворенные вещества, механический материал (песок и более крупные обломочные частицы), взвешенный материал (пылеватые и глинистые частицы). Источник твердого стока — не только материал, разрушенный самой рекой, но и многочисленные продукты струйчатой эрозии, смытые с площади бассейна. Уже в верхнем течении река не может перенести весь оказавшийся в ней материал и начинает откладывать его в своей долине, формируя аллювиальные отложения. Аллювий — принятое международное название речных отложений. Формы залегания аллювия во многом зависят от тектонических процессов и уже рассматривались в разд. 3.6.2 (см. рис. 3.16).

Геологическая деятельность временных водных потоков. Речь идет фактически о горных реках, отличающихся следующими особенностями. Большую часть года в них нет стока (воды), он появляется во время дождей или таяния снега. У них очень короткое русло с большими уклонами, в котором почти нет аллювия, а весь твердый сток выносится и откладывается на предгорной равнине или в межгорной впадине формой, называемой конусом выноса или пролювием. Эти отложения рассматривались в разд. 3.6.4 (см. рис. 3.25—3.27).

Геологическая деятельность льда. Серьезного внимания заслуживает оледенение Центральной и Восточной Европы (Русской равнины), происходившее в четвертичное время — в последние десятки-сотни тысяч лет, т.е. совсем недавно по геологическим меркам. Центром оледенения была Скандинавия — невысокая горная страна с отметками 1,0—1,5 км над уровнем моря. Ледники типа современного Антарктического собственной мощностью предположительно 2—3 км распространялись и двигались на юг, доходя до широт Москвы и Киева (оледенений было несколько). Именно по положению южной границы те ледники получили свои названия — Окский, Московский, Днепровский и др. Оледенение гор Западной Европы здесь не рассматривается.

Ледник образуется из атмосферного снега, проходящего преобразование сначала в фирн, потом в глетчерный лед, причем 1 м3 снега весит 85 кг, фирна 50—600 кг, а глетчерного льда — 920 кг.

Почему ледники двигаются, как они переносят обломочный материал? Лед начинает течь по схеме очень вязкой жидкости при мощности более 15—20 м, когда его вес превысит силу трения. Сложим отметки Скандинавских гор и мощность ледника в 2—3 км. Получаем высоту 3,0—4,5 км. Дистанция от Скандинавии до Киева около 2,5 тыс. км, т.е. уклон составляет менее 0,001. Этого вполне достаточно; ледники Антарктиды и Гренландии «ползут» при таких же уклонах, постоянно отправляя в плавание айсберги — горы пресного материкового льда. Мелководное Балтийское море препятствия для ледника не представляло, а талая вода в основании выполняла роль смазки.

Как ледники переносят обломочный материал? Ответ дает наблюдение за горными ледниками. Песчано-глинистые породы смерзаются со льдом у подошвы ледника, еще там происходит некоторое перемешивание в форме тангенциального движения языков льда внутри самого ледника. В итоге горные ледники несут в себе некоторое количество песчано-глинистого материала. Ледники Гренландии и Антарктиды сегодня грунтовый материал не переносят — они давно все вынесли и под ними обнажились магматические и метаморфические породы, значительно более крепкие, чем лед.

Ледники Русской равнины вобрали в себя коры выветривания со Скандинавии и песчано-глинистые породы, слагающие поверхность Русской равнины. При таянии ледников перенесенный материал превратился в отложения ледникового комплекса — в морены (gQ), водно-ледниковые пески (fgQ) и более редкие озерноледниковые накопления (IgQ), покрывающие северные и центральные области региона (см. рис. 3.18).

Чем дальше на север, тем больше крупнообломочных включений в ледниковых отложениях — округленных обломков Скандинавских гор. Знаменитый Гром-камень, послуживший постаментом для Медного всадника, — памятника Петру I в Санкт-Петербурге, представляет собой один из таких обломков гранита, найденных среди болот неподалеку от Северной столицы. Вблизи Москвы камни такого размера уже не встречаются.

Геологическая деятельность озер и водохранилищ. Она заключается в основном в накоплении материала, за исключением самых крупных озер, где заметно проявляются процессы на побережьях.

Происхождение озер может быть связано с тектоникой или поверхностными процессами. Тектонические озера образуются за счет опускания дневной поверхности — таковы, несмотря на их различия, Байкал и Каспийское море. Байкал сформировался за счет погружения по разломам блоков земной коры, а Каспий — за счет общего прогибания земной коры на большой площади.

Среди озер, сформированных поверхностными процессами, преобладают ледниковые, выработанные в минеральном ложе при движении ледника или полученные при неравномерной аккумуляции ледниковых отложений. Таковы озера Ладожское, Онежское, Чудское, Плещеево, озера Финляндии и Карелии. В геологической истории такие озера довольно быстро заполняются твердым стоком, зарастают и прекращают существование.

Небольшое количество озер сформировалось другими путями — за счет обвалов горных пород в горных долинах или в карстовых понижениях. Равнинные водохранилища можно сравнивать с ледниковыми озерами, а горные — с обвальными.

Озера бывают проточными и непроточными. Непроточные озера часто бывают солеными, особенно если они расположены в аридной зоне.

Отложения пресных равнинных озер и водохранилищ — это слоистые, часто тонкослоистые песчано-глинистые породы — супеси, суглинки, глины, торф, илы. Пески преимущественно мелкие и пылеватые. В соленых озерах возможно интенсивное накопление карбонатов, сульфатов и галоидов, как например, в пересыхающем Аральском море.

Форма залегания отложений озер и водохранилищ практически горизонтальная (рис. 4.17).

Залегание озерных, болотных и морских отложений [5, б]

Рис. 4.17. Залегание озерных, болотных и морских отложений [5, б]

Может выделяться озерная терраса с условием наложения на более древние породы. Сходные условия залегания имеют также болотные и морские отложения вблизи побережья. Мощность — несколько метров. Отложения водохранилищ индексируются как аллювиальные.

Отложения горных озер и водохранилищ содержат крупный обломочный материал, который быстро накапливается.

Геологическая деятельность болот. Болотом называют постоянно увлажненный участок земной поверхности с типичной гидрофильной растительностью, покрытый слоем торфа мощностью не менее 30 см в неосушенном состоянии. Если мощность торфа составляет менее 30 см, такие земли называют заболоченными.

Для создания условий заболачивания необходим равнинный рельеф с небольшими понижениями. Питание болот водой может быть атмосферным, подземными водами и смешанным.

Глубина залегания уровня грунтовых вод обычно небольшая — несколько десятков сантиметров.

Геологическая деятельность болот заключается в накоплении болотных отложений и в природном регулировании поверхностного стока.

Обозначения на картах болотных отложений — hQ или bQ.

Состав болотных отложений — различные виды торфа и сапропель. Торф различается составом растительности, из которого он сформирован, и степенью ее разложения. Сапропель — это пресноводный ил, находящийся в текучем состоянии. Форма залегания торфяных отложений горизонтальная, мощность может достигать нескольких метров (см. рис. 4.17).

При строительстве слой болотных отложений обычно удаляется, а при использовании земли под сельскохозяйственные угодья чаще может быть сохранен. В случае полного водонасыщения и высокой степени разложения органического материала болотные отложения превращаются в труднопроходимую трясину.

Торф и сапропель могут использоваться в качестве полезных ископаемых, как удобрения, слабо разложившийся торф — как топливо.

В центральной и северной части России болота выполняют важную геологическую роль как регулятор поверхностного стока воды. Весной болота накапливают запасы воды и далее в меженный период, когда осадков выпадает немного, постепенно отдают свою воду, поддерживая речной сток. В XX в. в европейской части России были выполнены большие объемы осушительных работ. К сожалению, при этом был нарушен и подорван природный процесс саморегуляции водного режима многих территорий, что привело к обмелению рек в летний период.

Как уже отмечалось, в пределах болот глубина залегания грунтовых вод небольшая и вода целый сезон может стоять практически на поверхности. Вместе с тем в маловодные годы уровень грунтовых вод уходит на глубины в несколько метров, зона аэрации осушается, высыхает, и создаются условия для торфяных пожаров, которые возможны как в естественных условиях, так и на осушенных территориях. При этом горит торф, находящийся на некоторой глубине.

Небольшой дождь потушить такой пожар не способен, так как небольшое количество воды проникает в сухой торф на глубину всего в несколько сантиметров. Чтобы потух торфяной пожар, необходим период времени в несколько недель, когда дождевая вода сможет проникнуть сверху вниз в зону горения. По времени это происходит осенью, зимой или даже под конец зимы.

Геологическая деятельность морей. Море выполняет огромную геологическую работу по разрушению, переносу, а главное по накоплению материала. На континентах морских пород значительно больше, чем континентальных, и залегают они в разрезе выше современного уровня моря. Причина заключается в том, что континенты регулярно (в геологическом времени) погружаются ниже уровня моря и становятся площадью накопления осадков. Через некоторое время за счет тектонического воздымания континенты вновь становятся сушей, а накопленные на них осадки превращаются в чехол осадочных пород (см. рис. 1.11, 2.4 и 2.6).

Морские отложения обозначаются на картах mQ, если породы четвертичного возраста, либо по индексам стратиграфической колонки без маленькой буквы т, так как при этом морское происхождение подразумевается.

Состав морских отложений рассматривается в разделах, посвященных горным породам — химическим, биогенным, обломочным и смешанным.

Форма залегания морских пород чаще горизонтальная и пласты обычно хорошо выдержаны, т.е. состав медленно изменяется по площади.

Такова преимущественно картина неглубоко залегающих морских отложений на Русской равнине — размеры пластов по горизонтали — километры и десятки километров, мощность пластов — метры, десятки метров (см. рис. 3.20). Породы с более сложными формами залегания — складчатой, блоковой находятся здесь на глубинах в сотни и тысячи метров. Если она встречается, проектировщики выбирают соответствующую расчетную схему.

Иногда на разрез нужно вынести морские отложения вместе с участком побережья. В этом случае необходимо показать выклинивание морских отложений и наложение их на более древние породы, как уже изображалось на залегании озерных отложений (см. рис. 4.17).

Геологическая деятельность подземных вод. Подземные воды оказывают существенное влияние на формирование общей геологической обстановки любой территории. Кроме того, назовем еще процессы, в которых подземные воды играют ключевую роль:

  • • карст — процесс растворения горных пород подземными водами;
  • • суффозия — механический вынос песчано-глинистых частиц подземными водами;
  • • плывуны — обстановка, при которой подземные воды придают текучесть некоторым пескам и супесям.

Карст (химическая суффозия). О растворении карбонатов, сульфатов и галоидов уже говорилось в разд. 3.5 и 3.7. На растворение известняков, мергелей, доломитов, мрамора, мела, карбонатных сланцев, гипса и ангидрита уходят многие тысячи и миллионы лет. Быстро растворяются каменная соль и некоторые другие, более редкие в природе, легкорастворимые соли. Схема распространения карста показана на рис. 3.11.

Растворение происходит при движении пресных подземных вод по трещинам горных пород. Пустоты в породах постепенно увеличиваются, сначала возникают каверны, а потом могут образовываться даже пещеры, гроты, галереи с многометровыми подземными залами. Если растворимая закарстованная порода залегает вблизи поверхности, то инфильтрация пресных дождевых и талых вод приводит к ее дополнительному интенсивному растворению и возникновению карстовых провалов (рис. 4.18).

В зависимости от особенностей и формы провалы могут называться воронками, колодцами, желобами, котловинами. При неглубоком залегании уровня грунтовых вод в них возможно даже формирование карстовых озер.

Созидательная работа подземных вод. Масштабы несоизмеримо малы в отличие от разрушительной работы при растворении горных пород. В карстовых пустотах карбонатных пород возможны накопление известкового туфа и травертина (^породы, похожей на известняк), формирование окремнений (см. рис. 3.10). В пещерах обра-

Схема карстового провала в известняках

Рис. 4.18. Схема карстового провала в известняках

зуются сталактиты и сталагмиты, имеющие иногда очень причудливые формы (см. рис. 3.1).

Залеченный карст или заполнение карста — природный процесс заполнения карстовых пустот песчано-глинистым материалом, приносимым подземными водами.

Суффозия (механическая). Процессу подвержены пески, реже лёссы и даже выветрелые глины. Процесс заключается в том, что у подножия крутого высокого склона могут формироваться большие уклоны грунтовых вод, оказывающие взвешивающее воздействие на частицы грунта. При условии интенсивного движения подземных вод отдельные частицы песка уносятся потоком воды и выносятся на поверхность (рис. 4.19).

Схема суффозионного процесса в естественных условиях [5, 6]

Рис. 4.19. Схема суффозионного процесса в естественных условиях [5, 6]

В естественных условиях суффозионный процесс не заметен, но на освоенных площадях суффозионное оседание поверхности может сказаться отрицательно. Вероятность возникновения суффозионного выноса материала велика только в искусственных условиях под основаниями плотин в нижнем бьефе водохранилища (рис. 4.20).

Схема суффозии в нижнем бьефе водохранилища [5, 6]

Рис. 4.20. Схема суффозии в нижнем бьефе водохранилища [5, 6]

Гидростатический напор здесь обусловлен большим перепадом уровней воды и восходящим потоком подземных вод в нижнем бьефе. Вынос частиц грунта здесь недопустим, так как грозит серьезной аварией. Для предотвращения здесь суффозии применяются различные мероприятия по удлинению пути фильтрации воды — устройство противофильтрационных завес и экранов.

Плывуны — это способные мгновенно приходить в текучее состояние водонасыщенные супеси, а также пылеватые и мелкозернистые пески с примесью глинистого и органического материала. Плывуны принято делить на ложные и истинные Ложные поддаются осушению с помощью дренажа, истинные — нет из-за присутствия глинистого и органического вещества, закрывающего промежутки между частицами.

Плывуны часто встречаются в четвертичных и даже дочетвер- тичных отложениях на территории европейской России. Мощность пластов — до нескольких метров. При залегании на некоторой глубине плывунные свойства не сказываются, а могут проявиться только при вскрытии пласта котлованом или тоннелем (рис. 4.21).

Из-за слишком крутой подрезки склона или сотрясений, вызванных работой тяжелой техники, плывун мгновенно разжижается, приходит в текучее состояние и растекается по дну выработки, затапливая технику, инструмент, коммуникации. Слой не слишком глубокий, но известны случаи гибели людей в тоннелях и в уже построенных глубоких помещениях нулевого цикла.

Оседание поверхности, сопутствующее прорыву плывуна, — тоже отрицательное событие.

Меры борьбы с плывунами. Наиболее эффективный и распространенный метод — забивка в грунт металлических балок (обычно двутавровых) с последующим устройством по ним шпунтовой затяжки из досок, огораживающей стенки котлована (рис. 4.22).

Получающаяся конструкция очень удобна и надежна. В сложных условиях, когда устройство шпунтового ограждения невозможно,

Схема прорыва плывуна в строительные выработки [5, 6]

Рис. 4.21. Схема прорыва плывуна в строительные выработки [5, 6]: а — в котлован; б — в тоннель

применяется замораживание грунтов — трудоемкий, требующий времени и специального оборудования метод.

Геологические процессы, связанные с действием силы тяжести.

К этим процессам относятся: оползни и оплывины; осыпи, обвалы, лавины, сели; крип; эрозия (см. разделы, посвященные деятельности поверхностных вод).

Оползни — медленное смещение вниз по склону крупных масс песчано-глинистых грунтов (см. рис. 3.29). Размеры оползней составляют десятки, реже сотни метров вниз и в стороны по склону. Мощность вглубь составляет метры, реже несколько десятков метров. Обозначения на геологических картах — dpQ или grQ.

Причины оползания — наличие крутого склона, особенно его искусственная подрезка, дополнительное увлажнение, сотрясения склона. Величина подвижек — несколько сантиметров в год, возможно и значительно больше. Временно может наступать стабилизация.

Схема защиты котлована от прорыва плывуна при помощи шпунтового ограждения [5, 6]

Рис. 4.22. Схема защиты котлована от прорыва плывуна при помощи шпунтового ограждения [5, 6]

Редкий, но катастрофический случай — это срыв оползня, если он происходит в населенном пункте. Тогда случаются разрушения зданий и гибель людей. В европейской части России оползни часты на территории многих городов по берегам Волги, Днепра, Дона, в Крыму и на Кавказе.

Оползни доставляют множество неудобств, сложностей и даже аварий при строительстве и эксплуатации сооружений. С учетом высокой ценности земли оползневые участки должны использоваться для многих целей городского хозяйства, за исключением многоэтажного строительства. Здесь могут быть зоны отдыха, стоянки, мелкие сооружения.

Противооползневые мероприятия.

  • 1. Выполнение инженерно-геологического картирования населенных пунктов и выявление и отметка оползневых участков.
  • 2. Выполнение отсыпки грунта в нижней (головной) части оползня, что позволяет добиться его полной стабилизации (рис. 4.23).
Схема стабилизации оползня за счет отсыпки грунта в нижней части склона [5, 6]

Рис. 4.23. Схема стабилизации оползня за счет отсыпки грунта в нижней части склона [5, 6]

  • 3. Организация поверхностного стока — прокладка канав, труб, лотков, колодцы и т.п.
  • 4. Сохранение имеющейся растительности, высадка дополнительных деревьев, кустарников.

Попытки стабилизации оползней с помощью буронабивных свай очень сложны.

Оплывины — смещение вниз по склону небольших приповерхностных масс грунта (рис. 4.24).

Формирование оплывины [5, 6]

Рис. 4.24. Формирование оплывины [5, 6]

Внешне оплывины обычно проявляются в виде небольших бугров и трещин, протянувшихся поперек склона. Над свежей оплы- виной бывает хорошо видна поверхность отрыва. Оплывины имеют сравнительно небольшие размеры — от нескольких метров в длину и до нескольких десятков метров в ширину. Мощность оплывины обычно не превышает 1 м. Причины возникновения оплывин такие же, как и оползней, — воздействие силы тяжести на породу, слагающую склон, дополнительное увлажнение, нарушение почвеннодернового покрова, подрезка и сотрясения склона. Нередко оплывины возникают при весеннем оттаивании грунтов на склонах южной экспозиции. Сильно увлажненный оттаявший грунт сползает по границе с еще мерзлым грунтом, залегающим глубже. Отрицательным результатом оплывания грунтов является то, что оно может положить начало эрозионному процессу на склонах. Для предупреждения оплывания рекомендуются укрепляющие склон мероприятия — высадка растений, организация стока, соблюдение требуемых уклонов при закладке насыпей и выемок и т.п.

Осыпи — это процесс падения и постепенного накопления на склонах обломков скальных пород, образующихся при выветривании (см. рис. 3.13). Обозначения на картах — cQ, colQ, grQ. Размеры осыпей могут варьировать от нескольких метров в длину и ширину до многих сотен метров и даже нескольких километров сверху вниз по склону. Мощность осыпи может изменяться от десятков сантиметров до нескольких метров.

В зависимости от крутизны склона и состава разрушающихся пород осыпи могут быть крупно-, средне- и мелкощебнистыми, содержать или не содержать песчано-глинистый заполнитель. Движение осыпи может состоять в перекатывании отдельных обломков и в постепенном смещении вниз по склону всего массива. С поверхности осыпь может быть свежей, задернованной и даже залё- сенной. Причины резкой подвижки осыпей те же, что и других склоновых процессов, — сила тяжести, дополнительное увлажнение, сотрясения и подрезка склона, нарушение растительности. Довольно распространенным является отрицательное воздействие осыпей на эксплуатируемые дороги. Оно проявляется в виде толкающего воздействия массива осыпи на сооружение и особенно часто в виде высыпания камней на дорожное полотно. В последнем случае с нагорной стороны дороги возводится и надстраивается улавливающая стенка, а служба эксплуатации регулярно убирает упавшие на дорогу камни (рис. 4.25).

Осыпь (улавливающая стенка) [5, 6]

Рис. 4.25. Осыпь (улавливающая стенка) [5, 6]

Непосредственно на массиве осыпи строительство обычно не производится вследствие ее неустойчивости. При необходимости материал осыпи удаляется, и основание сооружения располагается на коренных породах. Возможно использование щебня осыпи как местного строительного материала, но при этом камни могут быть трещиноватыми, выветрелыми, местами покрытыми мхом, содержать глинистый заполнитель. Запасы их незначительны.

Обвал — одновременное падение большого количества каменного материала. Главная причина обвалов — мощные сотрясения, естественные и искусственные, такие, как землетрясения или взрывы. Прочие причины те же, что и других склоновых процессов. Обвалы могут случаться с частотой от нескольких лет до многих тысяч лет. Для правильного освоения территорий необходимо выявить обвалоопасные и безопасные участки. Опасные участки узнаются по распространению на них свежих глыб горных пород, коренное залегание которых находится выше по склону, по наличию утесов и останцов, по историческим данным и опросу местного населения.

Лавина — обвал снега в горах. К весне снег уплотняется, пере- кристаллизовывается небольшими гранулами и становится тяжелым. Человек, заваленный таким снегом, самостоятельно выбраться из-под него не может и быстро погибает от удушья. Наибольший ущерб лавины наносят автодорогам, участки которых закрываются на опасный период. При необходимости с помощью обстрела производят искусственный сход лавин. Задача геологической и противолавинной службы — составить карты и определить периоды опасности лавин.

Сель — горный грязекаменный поток большой разрушительной силы. Периодичность — один раз в несколько десятков лет. На территории СНГ сели чаще случаются на Кавказе и в горах Средней Азии, редко — в горах с более холодным климатом. Материалом для селя служат скопившиеся на склонах продукты выветривания горных пород — песчано-глинистые и щебнисто-глыбовые накопления.

Селевые потоки чаще всего проявляются в узких долинах и ущельях гор, имеющих большое падение. Основными условиями развития селей являются [7]:

  • • крутое падение горной долины (в верховьях — около 0,35 и в низовьях — 0,05—0,02);
  • • наличие в верховьях долины в пределах ее водосбора рыхлых продуктов выветривания;
  • • ливни, а в некоторых случаях интенсивное таяние снегов и льда, ведущее к внезапному образованию потоков воды.

В случае затяжной весны или долгого периода дождей минеральный материал увлажняется до текучего состояния, в какой-то момент срывается со склонов и устремляется вниз по долине ближайшей горной реки, образуя единый грязекаменный поток, сильно превышающий уровень самой реки. Мощный сель имеет большую скорость и разрушающую силу. Он сносит и полностью перекрывает жилые постройки, вырывает с корнем деревья, сдвигает насыпи, приводит к гибели людей. В месте выхода горной реки на равнину селевой поток теряет силу, растекается по большой площади и откладывается в форме, сходной с пролювиальными отложениями (см. рис. 3.25—3.27).

Из истории известны случаи катастрофических селей, жертвами которых стали тысячи людей. После схода селя количество продуктов выветривания на склонах уменьшается и для их восстановления требуется несколько десятков лет. Одной из причин возникновения селевых потоков могут быть быстро двигающиеся (так называемые пульсирующие) ледники типа Медвежьего на Памире или Колка на Кавказе. Последний стал причиной прохождения селя в Кармадонском ущелье в 2002 г., который имел катастрофические последствия.

Противоселевые мероприятия состоят прежде всего из определения площадей питания, транзита и отложения селей. Для этого выполняются геолого-съемочные работы, а также изучаются исторические материалы. Вблизи населенных пунктов в случае необходимости возводятся специальные плотины, дамбы, селеуловители, селепропуски, проводится лесомелиорация склонов.

Крипом принято называть смещение вниз по склону массы породы (осыпи, оплывины), вызванное периодическим изменением ее объема. При дневном нагревании солнцем склоновая масса чуть увеличивается в объеме, в том числе удлиняется, но растягивается только вниз. При ночном остывании происходит сжатие, при этом вниз подтягивается верхняя часть геологического тела. Возможно, по такой же схеме растут трещины и развивается физическое выветривание в скальных породах.

Геологическая деятельность живых организмов. Такая деятельность очень велика. Можно отметить ее присутствие в следующих случаях:

  • 1) участие в процессах выветривания;
  • 2) участие в процессах почвообразования;
  • 3) формирование биогенных отложений;
  • 4) создание и поддержание кислородного состава атмосферы, регулирование соотношения углекислого газа и кислорода в ней;
  • 5) участие практически во всех экзогенных геологических процессах.

Геологическая деятельность человека. В XX в. деятельность человека превратилась в главный геологический фактор на поверхности суши. Существенно изменились естественные ландшафты и глобальная экологическая обстановка:

  • 1) вырублены леса, осушены болота, исчезли многие виды животных и растений;
  • 2) на значительных территориях произошло опустынивание, больше всего поразившее Северную Африку, Ближний Восток, Южную Европу;
  • 3) огромные площади заняли антропогенные ландшафты — сельскохозяйственные угодья, мелиоративные системы, гидротехнические сооружения, горные комбинаты, дороги, населенные пункты;
  • 4) начались процессы парникового эффекта и глобального потепления климата;
  • 5) глобальный характер приобрели загрязнения поверхностных и подземных вод и атмосферного воздуха. В Тихом океане сформировалось пятно плавающего мусора площадью 20 млн кв. км — это больше площади Российской Федерации. Загрязнение воздуха привело к огромному росту аллергических заболеваний, а еще в середине XX в. этих заболеваний отмечалось совсем немного;
  • 6) перенаселенность некоторых регионов Земли, видимо, превратилась в реальность. Бедность, быстрый рост населения и нехватка продовольствия остаются постоянной проблемой;
  • 7) произошли активизация или затухание естественных геологических процессов, возникли и активно протекают новые геологические процессы:
  • 7.1) на значительных площадях изменен рельеф — выполнено планирование территорий, срыты возвышенные участки, засыпаны понижения, взяты в трубы малые реки, построены набережные;
  • 7.2) широкое распространение получили техногенные отложения (обозначение tgQ), часто превращаемые в подпочвенные горизонты, — насыпные и намывные грунты, золы, шлаки и прочие отходы;
  • 7.3) по всему миру извлекаются миллиарды тонн полезных ископаемых, твердых и жидких — нефть, подземные воды;
  • 7.4) из-за активного использования полезных ископаемых в окружающую среду в большом количестве поступили химические элементы, ранее ей не свойственные, изменилась общая геохимия поверхности земли — природных вод и атмосферы. К чему это приведет завтра, можно только предполагать;
  • 7.5) на значительных территориях произошло уменьшение стока рек и изменение уровня грунтовых вод;
  • 7.6) в глобальном масштабе процессы водной и ветровой эрозии не поддаются обузданию и постоянно уничтожают почвенные богатства мира;
  • 7.7) замусоривание территорий по своим масштабам превратилось в геологический процесс.

Антропогенным изменениям часто принято давать отрицательную оценку. Это неверно. Созданные человеком антропогенные ландшафты и искусственная среда обитания дают приют и средства к существованию всему населению Земли, выросшему до 7 млрд человек. Многим странам и регионам мира удалось приостановить процессы ухудшения качества окружающей среды и даже добиться его улучшения по сравнению с началом XX в. Такие мероприятия в нашей стране получили название природо- обустройства. Серьезных успехов в этой области удалось достичь странам Западной и Центральной Европы, Северной Америки, Японии. Решаются вопросы экономии и ресурсосбережения, утилизации и переработки отходов. Производство продуктов питания обеспечивает свое население и экспорт. Уверенно на этот путь встала и Российская Федерация, хотя еще очень много предстоит сделать. Всегда следует иметь в виду, что геологические и земельные ресурсы либо невосполнимы, либо склонны к серьезному ухудшению.

Возникшие неожиданно проблемы массовой миграции и терроризма поставили много новых вопросов, на которые пока что нет вразумительных ответов. Тесно сплелись экономические, национальные, религиозно-конфессиональные, политические, экологические и геоэкологические проблемы.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 
Популярные страницы