
- •Издание третье, переработан ное и исправленное
- •Москва «Высшая школа» 2005
- •Введение
- •Раздел I основные сведения о геологии
- •Глава1 происхождение, форма и строение земли происхождение земли
- •Форма земли
- •Строение земли
- •Глава2 тепловой режим земной коры
- •Глава3 минеральный и петрографический состав земной коры
- •Минералы
- •Горные породы
- •Магматические горные породы
- •Осадочные горные породы
- •Р и с. 25. Формирование пористости зернистых пород различной морфологии:
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Сейсмические явления
- •Раздел II
- •Глава 7
- •Основные понятия генетического грунтоведения
- •Состав грунтов
- •Строение грунтов
- •Состояние грунтов
- •Основные понятия при оценке инженерно-геологических свойств грунтов
- •Глава 9
- •Глава 10
- •Свойства связных грунтов
- •Время приобретения грунтами естественной плотности (по данным исследований на газопроводах)
- •Глава 11
- •Раздел III
- •Глава12
- •Би.П бинф а,.
- •Глава 13
- •Глава 14
- •Глава 15
- •Глава16
- •Глава 17
- •Глава 18
- •Глава 19
- •Раздел IV
- •Глава 20
- •Глава 22
- •Глава 23
- •Глава 24
- •Глава 25
- •Глава 26
- •Глава 27
- •Глава 28
- •Глава 29 плывуны
- •Глава 30
- •Деформации горных пород над подземными горными выработками
- •Раздел V инженерно-геологические работы для строительства зданий и сооружений
- •Глава 32 инженерно-геологические исследования для строительства
- •Глава 33 месторождения природных строительных материалов
- •Глава 34 инженерно-геологические изыскания для строительства зданий и сооружений
- •Раздел VI
- •Глава 35
- •Глава 36
- •Глава 2 24
- •Глава 3 25
- •Глава 4 99
- •Глава 5 102
- •Раздел V 184
- •Раздел VI 218
- •127994, Москва, гсп-4, Неглинная ул., д. 29/14.
Глава 26
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ
Геологические данные говорят о том, что в древние времена процессы оледенения Земли были значительными. Они происходили монократно, и первым, как предполагается, было Гуронское оледенение. На протяжении последних 500—600 тыс. лет на территории Европы насчитывают несколько больших оледенений. Ледники надвигались из района Скандинавии.
На Русской равнине в течение последних 240 тыс. лет произошло три крупных оледенения. Между оледенениями наступало потепление — межледниковые эпохи. Наиболее значительным считают днепровское оледенение, когда ледники Скандинавии достигли широты Среднего Дона. Расчеты показывают, что последние льды должны были оставить окрестности Санкт-Петербурга 12—16 тыс. лет назад. Существенное оледенение установлено также на территории Сибири и в других районах. Таким образом, оледенение четвертичного возраста проходили на глазах человека. Они не охватывали всю поверхность Земли. Каждая ледниковая эпоха связана с определенным участком земной поверхности.
В настоящее время льды занимают 10 % поверхности суши, 98,5 % ледниковой поверхности приходится на полярные области и лишь 1,5 % — на высокие горы. Различают три типа ледников: горные, плоскогорий и материковые.
Горные ледникиобразуются высоко в горах и располагаются либо на вершинах, либо в ущельях, впадинах, различных углублениях (рис. 134). Такие ледники имеются на Кавказе, Урале и т. д.
Лед образуется за счет перекристаллизации снега, формируя сначала зернистую массу — фирн, а затем собственно лед. Он обладает способностью к пластическому течению, образуя потоки в форме языков. Движение ледников вниз по склонам ограничивается высотой, где солнечного тепла оказывается достаточно для полного таяния льда. Для Кавказа, например, эта высота составляет на западе 2700 м, на востоке — 3600 м. Скорость движения горных ледников различна. На Кавказе, например, она составляет 0,03—0,35 м/сут, на Памире — 1—4 м/сут.
Ледники плоскогорийобразуются в горах с плоскими вершинами. Лед залегает нераздельной сплошной массой. От него по ущельям спускаются ледники в виде языков. Такого типа ледник, в частности, располагается сейчас на Скандинавском полуострове.
Материковые ледникираспространены в Гренландии, Шпицбергене, Антарктиде и других местах, где сейчас протекает совре-
Рис.
134. Ледник в горах 384
менная эпоха оледенений. Льды залегают сплошным покровом, мощностью в тысячи метров. В Антарктиде слой льда достигает 4200 м, в Гренландии — более 2400 м. Скорость движения льда в сторону океана в Гренландии составляет 4—38 м/сут. На побережье льды раскалываются. Огромные глыбы льда (айсберги) ветер и течения уносят в открытый океан, где они со временем тают.
Геологическая деятельность льда велика и обусловлена главным образом его движением, несмотря на то, что скорость течения льда примерно в 10000раз медленнее, чем воды в реках при тех же условиях.
Разрушительная работа ледников. При своем движении лед истирает и вспахивает поверхность земли, создавая котловины, рытвины, борозды. Эта разрушительная работа совершается под действием тяжести льда. Только при толщине льда 100 м каждый квадратный метр ложа дедника испытывает давление 920 МПа. При большей мощности льда давление резко возрастает. В лед вмерзают обломки пород. При движении ледника эти обломки, в свою очередь, оказывают разрушающее действие на поверхность земли.
В результате обработки льдом поверхности пород образуются своеобразные округленные формы скал, получившие наименование «бараньих лбов», а также «курчавых скал», «штрихованных валунов» и т. д.
Двигаясь по ущельям или другой какой-либо наклонной плоскости, ледники захватывают продукты разрушения путем вмораживания их в лед. Наличие трещин благоприятствует проникновению обломков внутрь и в нижнюю часть ледников. Таким способом обломочный материал передвигается вместе с ледником.
При таянии льда весь обломочный материал отлагается. Образуются значительные по мощности ледниковые отложения.
Обломочный материал, который находится в движении или уже отложился, носит название «морены».Среди двигающегося моренного материала различают мореныповерхностные (боковые исрединные), внутренниеидонные(рис. 135). Отложившийся материал получил название береговых и конечных морен.
Береговыеморены представляют собой валы обломочного материала, расположенные вдоль склонов ледниковых долин.Конечныеморены образуются на месте окончания ледников, где происходит их полное таяние.
Ледниковые отложения иногда образуют друмлины —холмы эллипсоидальной формы в несколько десятков метров высоты, состоящие из отложений донной морены. В их состав входят, главным образом, моренные глины с валунами.
Моренные отложенияпредставляют собой грубый неоднородный, отсортированный, неслоистый обломочный материал. Чаще всего это валунные опесчаненные красно-бурые суглинки и глины или серые разнозернистые глинистые пески с валунами. Морены залегаютпокровамии характеризуются мощностью в десятки метров. Конечные моренные гряды имеют высоту до 30—40 м. Среди их обломков можно видеть представителей всех пород, по которым прошел ледник. Донные морены состоят из неслоистых и неоднородных по составу валунных глин и суглинков.
При таянии ледника образуются постоянные потоки талых вод, которые размывают донную и конечную морены. Вода подхватывает материал размываемых морен, выносит за пределы ледника и откладывает в определенной последовательности. Вблизи границ ледника остаются крупные обломки: дальше осаждаются пески и еще дальше — глинистый материал (рис. 136). Такие водноледниковые отложения получили название флювиогляциальных.
При наступлении или отступлении ледника последовательно смещаются зоны накопления материала по его крупности. Так, если на глины накладываются пески и более крупные обломки, то значит ледник наступал, продвигался вперед, область оледенения расширялась. Наложение на крупные обломки и пески глинистых осадков свидетельствует о периоде отступления ледника. Характерные разрезы ледниковых отложений показаны на рис. 137.
Флювиогляциальные отложения отличаются сравнительной от- сортированностью и слоистостью. Они обычно представлены тол- 386
щами песка, гравия, галечника, а также глинами и покровными суглинками, которые имеют широкое распространение как в пределах ледниковых отложений, так и далеко за границами оледенения. Мощность покровных суглинков достигает многих метров.
Флювиогляциальные отложения создают характерные формы рельефа: озы, камы и зандровые поля. Накопление обломочного материала (песка, гравия) в виде высоких узких валов получило название озы.Длина озов колеблется от сотни метров до десятков километров, высота — 5—10 м.Камыпредставляют собой беспорядочно разбросанные холмы, состоящие из слоистых отсортированных песков, супесей с примесью гравия и прослоев глины. Широкие пологоволнистые равнины, расположенные за краем конечных морен, называютзандровымиполями: в их состав входят слоистые пески, гравий и галька.
П П
а б
Рис.
137. Разрезы толщ ледниковых отложений
при наступлении (а)
и
отступлении (6)
ледников:
Я—поверхность
суши; материал: /—крупнообломочный; 2—
песчаный; 3—
глинистый
Р
и с. 136. Схема образования флювиогляциальных
отложений:
1
—
ледник; 2—
конечная морена; 3
—
поток талых ледниковых вод; 4—6—
флювиогляциальные отложения (крупные
обломки, пески, глины)
стоящие из чередования темных глинистых прослоек и более светлых прослоек из опесчаненных глин. Формирование этих отложений связано с сезонными изменениями поступающего тер- ригенного материала, сносимого летом.
Ледниковые образования четвертичного периода обозначаются общим индексом gQ, а флювиогляциальные отложенияfgQ.
Строительные свойства ледниковых отложений. Моренные и флювиогляциальные отложения являются надежным основанием для сооружений различного типа. Валунные суглинки и глины, испытавшие на себе давление мощных толщ льда, находятся в плотном состоянии и в ряде случаев даже переуплотнены. Пористость валунных суглинков не превышает 25—30 %. На валунных суглинках и глинах здания и сооружения испытывают малую осадку. Эти грунты слабоводопроницаемы и часто служат водоупором для подземных вод. Такими высокими прочностными свойствами обладают практически все разновидности отложений морен. Валунники с песком и валунные пески с гравием и галькой водопроницаемы и водоносны. Это в известной мере отрицательно влияет на строительные объекты, но, с другой стороны, подземную воду успешно используют для питьевых и технических целей.
Флювиогляциальные отложения со строительной точки зрения, хотя и уступают моренным глинистым грунтам по прочности, но также являются надежными основаниями, для которых успешно используют различные песчано-гравелистые и глинистые отложения озов и зандровых полей. Некоторое исключение составляют покровные суглинки и ленточные глины. Покровные суглинки легко размокают. Ленточные глины достаточно плотны, слабо водопроницаемы, но могут в условиях насыщения водой быть текучими, а также имеют некоторую анизотропию в свойствах вдоль и «вкрест» слоистости.
Отрицательным качеством всех глинистых ледниковых отложений является наличие случайных вкраплений отдельных, иногда очень крупных валунов. Например, при проходке туннеля в Минске на его оси был обнаружен валун диаметром более 10 м. Это может привести к неравномерной осадке и деформациям зданий. При инженерно-геологических изысканиях нередки случаи, когда эти валуны ошибочно принимают за коренные скальные породы. Ошибок можно избежать проведением более детальных разведочных работ с использованием методов электроразведки.
Ледниковые отложения успешно используют как строительный материал (камень, пески, глины); пески озов, камов и зандровых полей пригодны для возведения насыпей и для изготовления бетона. Валуны — хороший строительный камень. Имеются примеры использования валунов для изготовления монолитных пьедесталов памятников (например, памятник Петру I в Санкт-Петербурге). 388