- •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.
1. Раннепалеозойский ледниковый период
Раннепалеозойский (позднеордовикский) ледниковый период (460-430 млн. лет) Особенностью ордовикских ледниковых отложений является их песчаный состав. Высокопористые песчаники являются нефтеносными коллекторами. Тиллитовые формации при этом нередко содержат гигантские валуны, а также валуны и гальку, рассеянные в песчаниках или реже - в алевролитах.
К позднеордовикскому времени (по сравнению с позднепротерозойским) произошло существенное изменение в расположении материковых плит .На западе находились обособленные друг от друга древние аналоги Северной Америки и Европы, а на юго-востоке существовал суперконтинент, именуемый Гондваной, объединяющий современную Южную Америку, Африку, Антарктиду и Австралию. Южный полюс в это время находился на месте теперешней Сахары, поэтому позднеордовикские ледниковые отложения и многолетнемерзлые породы были развиты одновременно на территориях современной Африки, Саудовской Аравии и Южной Америки. Существуют также отрывочные данные о выходах верхнеордовикских валунных горизонтов в Шотландии, Испании и Франции.
На обширной и, по-видимому, сравнительно плоской территории Гондванского суперконтинента могли иметь место несколько различных ледниковых покровов, которые соединялись только во время главных стадий оледенении. Между этими ледниковыми покровами, вероятно, существовали обширные пространства с резкоконтинентальным климатом и низкими отрицательными температурами, что обеспечивало формирование мощных толщ мерзлых пород. Следы предполагаемых силурийских и девонских ледниковых формаций были обнаружены в ряде районов на востоке Южной Америки и на западном побережье Южной Африки. Скорее всего это следы горных ледников, сохранившихся в благоприятных условиях после того, как растаяли крупные материковые ледниковые покровы на равнинах.
2.Химические процессы при многократном промерзании – протаивании пород.
В отличие от многолетнемерзлых пород химические реакции в сезоннопротаивающих породах протекают значительно интенсивнее и характеризуются явной периодичностью. Пульсационный характер взаимодействия породы с водой (связанной и свободной) и фазовые переходы воды в лед и обратно должны приводить к резкой интенсификации процесса химического выветривания сезонномерзлых пород. В слое сезонномерзлых пород (уже на самой первой стадии их выветривания) возникает интенсивное химическое преобразование под действием процессов гидролиза, выщелачивания, окисления, гидратации и миграции коллоидов и происходит четко выраженное новообразование глинистых и других минералов. Исследования М.А.Глазовской в условиях Антарктиды показали, что в 10-15-сантиметровом поверхностном слое пород при хорошем доступе кислорода также идут окислительные процессы и накапливаются оксиды МnО и Fе2О3, которые и определяют охристо-ржавый или оранжево-красный цвет железистых и марганцовистых выделений на обломках пород. Ниже по слою встречаются уже продукты вымывания и наблюдается явление карбонатизации. Здесь аккумулируются более подвижные продукты выветривания: углекислый кальций и кальций, не вскипающий при реакции с НСl.
Приведенные выше результаты обнаруживают достаточно близкое сходство с данными, полученными для холодных тундровых и таежных почв, среди которых преобладают неглеевые (подбуры, подзолистые, А1- Fе-гумусовые) мерзлотные почвы реже встречаются глеевые слабо дренированные. Химические элементы в неглеевых почвах по миграционной способности В.О.Таргульян располагает в следующий ряд: Si > Fе > Тi > Аl. Силикатные формы, образующиеся в результате реакций гидролиза, оказываются сравнительно подвижными в кислой среде и выносятся из почвенного профиля. Железо, титан и алюминий в кислой среде оказываются слаборастворимыми, поэтому они обычно остаются в почвенном профиле в виде оксидов (Fe2O3, TiO2, Al2O3)) и гидроксидов (А1(ОН)з, Fе(ОН)О). При этом в криолитозоне в ходе гумификации образуется одна из наиболее агрессивных и подвижных форм гумуса - фульвокислота, которая при движении вниз с почвенным раствором разрушает гидроксиды и минералы силикатов, образуя различного рода органо-минеральные соединения (оксалаты, хелаты, фульваты и адсорбированные органо-минеральные соединения).
Фульваты и оксалаты, как наиболее подвижные соединения выносятся из почвенного профиля, а хелаты и адсорбированные-органо-минеральные соединения быстро теряют свою подвижность и задерживаются в иллювиальном горизонте. При этом образуются окрашенные в коричневые тона А1 - Fе-гумусовые-пылевато-глинистые горизонты. Одновременно с этим могут образовываться и собственно гумусовые горизонты и горизонты А1 -Fе-гумусовые с соединениями титана. Таким образом, в этих иллювиальных горизонтах происходит накопление соединений титана, алюминия, железа (Т1 - А1 - Fе) и гумуса.
Несколько иными оказываются химические и физико-химические процессы, протекающие в глеевых (плохо дренируемых и переувлажненных) почвах, широко развитых на севере европейской части РФ и в пределах сибирских (приморских) низменностей. Эти почвы обычно характеризуются преобладанием тонкодисперсного (пылеватого) материала, восстановительной обстановкой и кислой реакцией среды. Четко выраженные иллювиальные горизонты в профиле глеевых почв обычно отсутствуют. В профиле глеевых и глеево-подзолистых почв, развитых, например, на тяжелых суглинках, происходит уменьшение содержания Fе2О3 и А12O3 при одновременном относительном обогащении профиля кремнеземом. Повышенная подвижность железа при этом связана с переходом его в восстановительных. условиях в закисную форму Fе(ОН)2 , которая не выпадает в осадок из раствора до значения рН=5-6.
Особое значение имеет химическая дифференциация продуктов выветривания, тесно связанная с миграционной способностью химических элементов. Натрий, калий, кальций, магний, сульфат- и хлорид-ионы оказываются в пределах криолитозоны весьма высокоподвижными и мигрируют во всех водах в растворенных формах. Силикатная форма кремния мигрирует преимущественно в виде моно- и поликремниевых кислот, которые выносятся в растворенном состоянии почвенными водами. Некоторое количество кремниевых кислот (до 40 %) может переноситься в гелеобразной и коллоидной формах в комплексе с органическим веществом. Несиликатная форма кремния SiO2 в области криолитозоны характеризуется практической неподвижностью. До 70-90 % алюминия в пределах криолитозоны мигрирует в коллоидной форме и в форме комплексных соединений с гумусовыми кислотами. Железо (Fе2+ и Ре3+) вне криолитозоны характеризуется весьма слабой подвижностью. В холодных гумидных условиях 90-98 % общего содержания железа мигрирует в коллоидных формах. В северных условиях значительно более подвижными становятся также и некоторые микрокомпоненты (Тi, Zn,Сu,Ni и др.), которые переносятся в коллоидной форме либо в форме комплексных ионов большего радиуса, образующихся при участии высокомолекулярных органических веществ.
Экзаменационный билет № 4