- •1. Древнейший ледниковый период.
- •2. Химические реакции и процессы в дисперсных породах.
- •1. Позднепротерозойский ледниковый период.
- •2. Химические процессы при однократном промерзании рыхлых отложений.
- •1. Раннепалеозойский ледниковый период
- •2.Химические процессы при многократном промерзании – протаивании пород.
- •1. Позднепалеозойский ледниковый период.
- •2.Физико-химические и механические процессы в промерзающих и протаивающих породах (с миграцией влаги – в талый слой).
- •1.Кайнозойский ледниковый период.
- •2.Физико-химические и механические процессы в промерзающих и протаивающих породах (с миграцией влаги – в мёрзлый слой).
- •Физико-химические и механические процессы в промерзающих и протаивающих породах (без миграции влаги).
- •1.Состав и строение мерзлых пород.
- •2.Физико-химические и механические процессы при протаивании тонкодисперсных пород (без миграции влаги).
- •1. Классификация подземных льдов: повторно-жильные льды, жильные льды.
- •2.Физико-химические и механические процессы при протаивании дисперсных пород (с миграцией влаги).
- •1. Классификация подземных льдов: миграционно - сегрегационные льды.
- •2.Физико-химические и механические процессы при циклическом промерзании-протаивании.
- •1. Прогноз изменений геокриологических условий при освоении территории: геокриологический и техногенный прогноз.
- •2. Классификация подземных льдов: лед-цемент и миграционно - сегрегационый лед.
- •1. Изменение состава и строения рыхлых отложений при их эпигенетическом промерзании.
- •2. Классификация подземных льдов: пещерные льды и льды горных выработок, погребенные льды.
- •1. Теплофизические процессы в промерзающих и протаивающих породах: тепловое излучение, конвективный перенос тепла.
- •2.Инженерное прогнозирование: при городском строительстве.
- •1. Первый закон Фурье.
- •2.Инженерное прогнозирование: при линейном строительстве.
- •1.Второй закон Фурье.
- •2. Инженерное прогнозирование: при гидротехническом строительстве.
- •1.Третий закон Фурье.
- •2. Инженерное прогнозирование: при подземном строительстве.
- •1.Влагоперенос и льдовыделение в мерзлых породах: под действием градиента температуры.
- •2. Геокриологическая съемка.
- •1.Особенности органо-минерального и химического состава мерзлых пород: первичные и вторичные нерастворимые в воде минералы.
- •2.Геокриологическое районирование.
- •1. Природа и механизм миграции влаги в дисперсных породах: относительный термодинамический потенциал, дифференциальная влагоемкость грунта.
- •2.Инженерное прогнозирование: при агробиологическом освоении.
- •1.Особенности органо-минерального и химического состава мерзлых пород: вторичные растворимые в воде минералы.
- •2. Влагоперенос и льдовыделение в мерзлых породах: при взаимодействии их с внешней средой.
- •1.Особенности органо-минерального и химического состава мерзлых пород: органо-минеральная часть мерзлых пород.
- •2.Влагоперенос и льдовыделение в мерзлых породах: под действием градиента механических напряжений.
- •1.Особенности органо-минерального и химического состава мерзлых пород: органическое вещество в криолитозоне.
- •2.Влагоперенос и льдовыделение в мерзлых породах: под действием градиента электрического поля.
- •1. Сублимация и десублимация (аблимация) влаги в мерзлых породах.
- •2. Влагоперенос и льдовыделение в мерзлых породах: под действием осмотических сил.
- •1.Принципы и методы управления мерзлотным процессом.
- •2. Энергетический баланс Земли.
Экзаменационный билет № 1
1. Древнейший ледниковый период.
Древнейший - раннепротерозойский - ледниковый период (2,4-2,1 млрд. лет) в истории Земли связывается обычно с обнаружением мощных толщ осадочных пород (до нескольких сотен метров), которым приписывается ледниковое происхождение. Это район оз. Гурон в Канаде, восточная часть Южной Африки и северо-западная часть Австралии. Такие толщи пород проявляют большое сходство с моренами и состоят из обломков различной формы и размеров и мелкозернистого заполнителя, т. е. могут характеризоваться как типичные тиллиты. В гуронских отложениях при этом обнаружены скальные поверхности и обломки с ледниковой штриховкой. Указанные три района развития раннепротерозойских оледенении находятся в настоящее время на значительном расстоянии друг от друга. Согласно существующим реконструкциям положения материков в прошлом можно предполагать существование в то время гигантского «протерозойского суперконтинента» с двумя главными центрами оледенения: в Северной Америке и в Южной Африке - Западной Австралии. Возможно, что именно к этим двум районам в раннем протерозое и были приурочены обширные области развития многолетнемерзлых горных пород.
2. Химические реакции и процессы в дисперсных породах.
В дисперсных породах при промерзании, протаивании и в мерзлом состоянии практически идут те же химические реакции, что и в немерзлых породах. Это реакции растворения, гидратации, гидролиза, замещения, окисления - восстановления, ионного обмена и др. Протекание их в криолитозоне характеризуется рядом специфических черт. Так, реакции растворения характеризуются пониженной интенсивностью, поскольку с понижением температуры растворимость различных солей существенно уменьшается. По-видимому, из-за невысоких температур в криолитозоне широко распространены продукты химического взаимодействия между растворенными веществами и молекулами воды: гидраты и кристаллогидраты. Реакции катионного обмена, вероятно, имеют преобладающее значение для мерзлых пород, поскольку незамерзшая вода представляет собой весьма концентрированный раствор, ионы которого активно взаимодействуют с ионами минеральной поверхности пород.
Для криолитозоны характерна специфичность в проявлении геохимических. Свободная вода оказывает существенное влияние на сезонномерзлые породы только в теплый период года. Основная же роль принадлежит связанной (незамерзшей) воде, находящейся во взаимодействии и динамическом равновесии со льдом и горной породой.
Грунтовые воды, как правило, характеризуются повышенным содержанием углекислоты, так как с понижением температуры резко возрастают растворимость газов (в том числе и СО2) в водных растворах и содержание органического вещества. Так, в почвах Большеземельской тундры содержание свободной Н2СО3 достигает 200 мг/л, а иона НСО3 - 650 мг/л. Поэтому концентрация водородных ионов в почвенных водах криолитозоны возрастает в несколько сотен раз, что, по-видимому, и определяет кислую реакцию среды. От рН среды зависят характер протекания многих химических реакций и поведение компонентов горных пород. Кислая среда более агрессивна, химически активна, она интенсивно разлагает силикаты, в ней сильнее, по сравнению с нормальной и щелочной средами, идут реакции гидролиза.
Специфика развития геохимических процессов в мерзлых породах связана также с содержанием атомарного водорода (восстановителя) и кислорода (окислителя). Считается, что при фазовых превращениях воды в лед выделение водорода может достигать значительных величин. Так, например, при переходе 1 м3 воды в лед выделяется 120 г/моль атомарного водорода. В криолитозоне, для которой характерна большая влажность пород, доступ кислорода в породы затруднен. Поэтому кислородная поверхность, характеризующая распространение свободного кислорода по глубине земной коры, на севере поднимается вверх, достигая в заболоченных местах поверхности земли. В итоге в мерзлых породах криолитозоны должна преобладать восстановительная обстановка, что приводит к повышению содержания двухвалентного железа Fе2- и формированию его закисных соединений (сидерита, пирита, вивианита и др.).
Отличительную особенность в криолитозоне имеют и процессы образования органического вещества. Превращение растительных и животных остатков в органическое вещество вследствие замедленности биологических и биохимических реакций здесь протекает недостаточно интенсивно. В результате процесс разложения остатков (гумусообразование) завершается на менее зрелой стадии. Это приводит к формированию не гуминовых (конечная стадия разложения), а фульвокислот, отличающихся светлой окраской. В тундровых почвах содержание фульвокислот может достигать 70%, а на гуминовые приходится лишь 10-15% гумусовым веществ. Емкость обмена, подвижность и химическая активность их больше, чем гуминовых кислот. Благодаря высокой кислотности фульвокислоты разрушающе действуют на минералы и равномерно пропитывают почву, образуя массивный слитный слой. Более вязкие и менее подвижные гуминовые кислоты в почве способствуют формированию комковатой, ореховатой структуры, которая характерна, например, для черноземов.
Экзаменационный билет № 2