Просадочные явления в лессовых породах. Лессовые породы занимают большие площади территории России, залегая на различных геоморфологических элементах земной поверхности. Сплошным покровом лессовые породы располагаются в центральных и южных районах, на Западно-Сибирской низменности. Лессовые породы отсутствуют в поймах речных долин и на молодых террасах рек. Подстилаются лессовые толщи разнообразными по возрасту и литологии отложениями. В однихслучаях подстилающие слои представлены водопроницаемыми породами (пески, галечники и т.п.), в других — водоупорными глинами.

Мощность лессовых отложений колеблется от нескольких до десятков метров, а в отдельных случаях — даже более 100 м. Наиболее распространенная толщина лессовых отложений 10–25 м, максимальная встречается как на водоразделах, так и в понижениях рельефа. В лессовых толщах всегда встречаются погребенные почвенные горизонты, разделяющие толщи на ярусы по возрасту. Лессовые грунты бывают палевой, палево-желтой или желтобурой окраски. Для них характерны следующие особенности: способность сохранять вертикальные откосы в сухом состоянии; быстро размокать в воде; высокая пылеватость (содержание фракции 0,050–0,005 мм более 50 % при небольшом количестве глинистых частиц); невысокая природная влажность (до 15–17 %); пористая структура (более 50 %) с сетью крупных и мелких пор; высокая карбонатность; засоление легко водорастворимыми солями.

Среди лессовых пород по характеру влияния на них увлажнения различают: набухающие, непросадочные, просадочные.

Набухающие лессовые породы встречаются редко. Обычно это — плотные и наиболее глинистые разновидности лессовых пород с содержанием в составе фракции менее 0,005 мм гидрофильных минералов типа монтмориллонита. Величина набухания структурных образований достигает 1‒3 %, реже — 5‒7 %.

Непросадочные лессовые породы при замачивании и приложении нагрузок просадочных свойств не проявляют. Такие породы свойственны пониженным частям рельефа и наиболее северным районам распространения лессовых отложений.

Просадочностъ — явление, характерное для многих лессовых пород. Просадка связана с воздействием воды на структуру пород с последующим ее разрушением и уплотнением под весом самой породы или при суммарном давлении собственного веса и веса объекта. Уплотнение пород приводит к опусканию поверхности земли в местах замачивания водой. Форма опускания зависит от особенностей источника замачивания.

1.2.6. Гидросфера и ее компоненты

Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, включающую все воды, находящиеся в жидком, твердом игазообразном состояниях: океаны, моря, континентальные водоемы и ледяные покровы. Некоторое количество вод гидросферы содержится также в атмосфере и в живых организмах.

Изучением вод гидросферы, их распространением, а также изучением процессов, протекающих в ней, занимается гидрология. В свою очередь, она подразделяется на ряд других наук: гидрологию суши, изучающую поверхностные воды суши; русловедение — науку о русловых процессах; лимнологию (озероведение), изучающую континентальные водоемы (озера, пруды, водохранилища); океанологию — науку, изучающую природные процессы, протекающие в Мировом океане.

Важную роль в науках о Земле играют понятия водосбора и водораздела. Водосбор (бассейн) — территория, с которой в данный водный объект (в океан, море, водоем, реку и др.) стекают поверхностные и подземные воды. Рельеф поверхности водосбора наряду с наличием на этой поверхности растительности, озер и болот оказывает значительное влияние на условия стока. Водораздел понимается как условная топографическая линия на земной поверхности, разделяющая водосборы двух или нескольких водных объектов, направляющая сток поверхностных и подземных вод по двум противоположным склонам.

25

В большинстве случаев бассейны обеспечивают сток вод в Мировой океан. На континентах имеются также территории, не имеющие связи с Мировым океаном, например бассейн Каспийского моря, а также протяженные бессточные области в Африке и Австралии.

Мировой океан — основная часть гидросферы, непрерывная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и занимающая более 2/3 площади земного шара. При этом в северном полушарии доля водной поверхности составляет 61 %, а в южном — 81 %.

Традиционно считается, что Мировой океансостоит из четырех океанов: Тихого, Атлантического, Индийского, Северного Ледовитого. В последние десятилетия океанологи выделяют Южный океан — условное название южных частей Атлантического, Индийского и Тихого океанов, окружающих Антарктиду с северной границей 60° ю.ш.

Океанические и морские воды отличаются от других вод химическим составом. Эти воды содержат в среднем по Мировому океану 85,80 % кислорода, 10,70 % водорода, 2,00 % хлора, 1,07 % натрия.

Воды океанов находятся в постоянном движении под воздействием различных сил: космических, атмосферных, тектонических и др. Наиболее выражены поверхностные морские течения, преимущественно ветрового происхождения. Наиболее мощное течение в Мировом океане — Антарктическое циркумполярное течение, обусловленное сильными и устойчивыми западными ветрами и проходящее через все меридианы.Оно охватывает зону в 2500 км по ширине и километровые толщи по глубине, пронося около 200 млн т воды в секунду.

В Тихом океане наиболее сильным является Южное пассатное течение, движущееся с востока на запад со скоростью 5–6 км/ч. К северу от него находится противотечение, а еще севернее — Северное пассатное течение, несущее воды с востока на запад.

Из меридиональных течений наиболее известны Гольфстрим (север Атлантического океана) и Куросио (север Тихого океана).

Изменение взаимного расположения Земли и Луны вызывает в Мировом океане приливы и отливы. В открытом океане высота прилива невелика (порядка 1 м), но в воронкообразных заливах, в их самой узкой части высота может превышать 10 м. В Атлантическом океане, в заливе Фанди, прилив достигает высоты 16–17 м, а в Охотском море, в Гижигинской губе, — 12–14 м.

Мировой океан играет очень важную роль в жизни человека. Он во многом определяет облик планеты — в целом и в частности — ее климат. В океане пролегают жизненно важные транспортные пути. Запасы биологических, в том числе рыбных ресурсов Мирового океана, колоссальны.

Континентальные поверхностные воды включают главным образом воды рек, озер и водохранилищ, болот.

Несмотря на тот факт, что речные воды представляют собой незначительную часть вод гидросферы, их роль значительна. Это обстоятельство обусловлено пресностью воды, быстрым водообменом, высоким рекреационным потенциалом и возможностью использования рек для речного транспорта. Реки земного шара, имеющие суммарный объем воды всего лишь около 2 тыс. км3, обеспечивают годовой сток, равный приблизительно 36,4 тыс. км3. Воды большинства рек впадают в моря и океаны и лишь относительно малое число рек переносит свои воды во внутренние моря и озера.

Гидрологический режим речного стока определяется рядом характеристик, основными из которых являются: расход (сток) реки — объем воды, протекающий через заданный створ (сечение) реки в единицу времени, м3/с; объем стока — объем воды, прошедший через створ реки за определенный промежуток времени, км3/год; слой стока — объем стока, отнесенный к площади водосбора, мм/год;модуль стока — расход воды, отнесенный к площади водосбора, л/(с км)2.

26

Режим стока зависит от физико-географических условий бассейна, в частности от площади

ирельефа водосбора, густоты речной сети, почвенно-геологических условий, растительного покрова, а также от деятельности человека.

Озера представляют собой замкнутые углубления суши, в которые стекают и накапливаются поверхностные и подземные воды. Они выполняют функцию регулятора стока рек, задерживая в своих котловинах весенние и летние талые воды и отдавая их в другие сезоны.

Характерной особенностью озер является замедленный в сравнении с реками водообмен, в результате чего в озерах постоянно накапливаютсямеханические частицы и продукты распада биоты. Механические частицы попадают в озера вместе с речным стоком и в совокупности с воздействием волн разрушают берега. На протяжении длительных промежутков времени из-за накапливания механических и органических частиц озера мелеют, а площадь их поверхности сокращается. В результате через определенное время озера превращаются в болота.

Причины возникновения озер разнообразны: тектонические процессы, движение ледников, образование стариц на реках, трансформация лагун и лиманов на морях, карсты, завальнозапрудные процессы в горах и др.По специфике своих бассейнов озера различаютсякак сточные

ибессточные. По своемухимическому составу водыозерподразделяются на пресные и соленые. Болотами являются участки суши, которые характеризуются своим избыточным увлаж-

нением при отсутствии постоянного слоя воды на поверхности. Благоприятные условия для образования болот — специфические формы рельефа, водонепроницаемые грунты, мерзлота

идр. Характерной особенностью болот является наличиеотложения частично разложившегося органического вещества, формирующегося в торфяную массу. Заболоченные участки суши в наибольшей мере распространены в России, где сосредоточено приблизительно 70 % общей площади болот земного шара.

Различают три типа болот: низинные, верховые и переходные. Низинные болота формируются в небольших озерах, поймах и старицах рек, в понижениях рельефа, верховые — преимущественно на водоразделах или высоких речных террасах, переходные болота преобразуются из низинных при возникновении мощного торфяного слоя и сокращении грунтового питания.

Наиболее протяженная в мире заболоченная территория — Западно-Сибирская равнина. Торфяной слой на этих территорияхдостигает 10 ми более. Согласно существующим оценкам, в болотах Западной Сибири сосредоточено свыше четверти земных запасов углерода, выведенного из атмосферного углекислого газа.

Ледники представляют собойнеподвижные (мертвый лед) либомедленно перемещающиеся по суше ледяные массы. Последние образуются в результате выпадения твердых атмосферных осадков. Согласно имеющимся оценкам, суммарная площадь территорий, покрытых ледниками, составляет около 8–10 % площади суши земного шара.

Ледники подразделяются начетыре основных типа: материковые(покровные); ледниковые шапки;долинные;предгорные. Наиболеечасто встречающиеся ледники относятся кматериковому типу (Антарктида, Гренландия и др.). Они занимают около 98 % суммарной площади всех ледников. Ледниковые шапки покрывают отдельные горные вершины, горные плато и хребты. Долинные ледники, часто называемые также альпийскими, распространены в горных долинах, в частности в Альпах, Скандинавии, Скалистых горах, Новой Зеландии, на Памире, Кавказе

ив других районах земного шара.Предгорные ледникисосредоточены вблизи крутых склонов гор, а также в широких горных долинах.

Характерная особенность подземных вод, содержащихся в пустотах литосферы, трещинах

ипорах горных пород, состоит в том, что эти воды обладают водоотдачей и способностью двигаться под воздействием силы тяжести. Еще одной особенностью подземных вод является их возобновляемость в естественных условиях и в процессе эксплуатации.

27

Подземные воды являются ценным природным ресурсом. Особенности условий залегания подземных вод позволяют эксплуатировать их практически на всей территории России. Потенциальные ресурсы подземных вод в России составляют свыше 300 км3/год при их суммарном заборе около 14 км3/год.

Подземные воды в зависимости от своего происхождения подразделяются на три вида: инфильтрационные, остаточные (реликтовые) и ювенильные. Инфильтрационными водами называют такие подземные воды, которые образуются вследствие инфильтрации вглубь земли выпадающих атмосферных осадков. Остаточные воды — бывшие морские воды, сохранившиеся в земных недрах после отступления моря.Такие воды обычно сильноминерализованы и залегают на больших глубинах. Ювенильные воды в чистом виде практически не встречаются. Их возникновение происходит благодаряконденсации водяного пара, поступающего в верхние горизонты земной коры из глубинных недр. После конденсации водяного пара ювенильные воды смешиваются с инфильтрационными водами, в результате чего образуются термальные минеральные воды.

Важно отметить, что мировые запасы подземных вод в сотни раз превосходят запасы поверхностных вод.

1.2.7. Педосфера

Почвы, являющиеся верхним слоем земной коры, образуются под воздействием живых и мертвых организмов, солнечного тепла и атмосферных осадков в результате трансформации горных пород. Характерная особенность почвенного покрова заключается в том, что он обладает плодородием. Значительная роль в образовании почв принадлежит процессам взаимодействия горных пород с растительностью.

Основные функции почв: обеспечение места обитания растений и многих видов фауны; регулирование окислительно-восстановительных процессов; минерализация мертвого органического вещества, возникающего при отмирании растений и животных; формирование среды для расселения флоры и фауны; поглощение и аккумуляция пищевых элементов для растений; защитное регулирование метеорологических и гидрологических процессов;обеспечение обмена азота и углекислого газа в результате их усвоения микроорганизмами.

Вертикальные разрезы почвенного покрова и нижележащего грунта позволяют визуализировать его строение и отдельные почвенные горизонты с разной структурой и свойствами. Толщина отдельных горизонтов может изменяться в широких пределах — от нескольких до десятков сантиметров и более. Мощность же всего почвенногопокрова может превышать 1 м. В почвенном разрезе обычно отчетливо выделяются три генетических горизонта: А — поверхностный; В — переходный; С — почвообразующая порода.

1.2.8. Атмосфера, ее строение и состав

Атмосфера является одной из внешних геосфер и представляет газовую оболочку, образованную в процессе геологического развития Земли и ее биосферы. Атмосфера простирается до больших высот, ее верхней границей принято считать высоту около 3000 км, где плотность атмосферы становится соизмеримой с плотностью частиц межпланетного пространства. Атмосферу принято разделять напять основных слоев: 1) тропосферу (до высот 8–10 км в умеренных широтах, а над экватором — приблизительно до 16 км); 2) стратосферу, простирающуюся до высот 50–55 км; 3) мезосферу, простирающуюся выше стратосферы до высот 80–90 км; 4) термосферу (ионосферу), простирающуюся от высот 80–90 км до 800 км; 5) экзосферу (магнитосферу), представляющую собой внешнюю часть атмосферы, которая простирается от высот термосферы до высот около 3000 км.

28