Билет 23

45

Среди приледниковых (перигляциальных) отложений выделяют:1) зандры (нем. "зандер"-песок); 2) лимногляциальные (греч. "лимнэ" - озеро), или озерноледниковые; 3) лёсс.

Зандры и создаваемые ими зандровые поля образуются за грядами конечных морен и представляют отложения талых ледниковых вод, растекающихся на большие равнинные пространства. Это было особенно характерно для материковых четвертичных оледенений, когда талые воды в большом количестве могли вытекать как в понижениях рельефа, так и на водораздельных пространствах. При этом в отложениях наблюдается дифференциация материала. Более грубые осадки - разнозернистые пески с гравием и галькой - откладываются обычно близ внешнего края конечных морен, далее на огромных площадях накапливаются более однородные пески, а в их краевых частях местами появляются тонкозернистые пески и супеси, что связано с уменьшающейся силой потока. Примерами крупных зандровых полей являются Мещерское, Припятское, Вятское полесья и участки Западно-Сибирской низменности. В современную эпоху зандровые поля отмечены перед ледниками Исландии и у края ледника Маляспина на Аляске. При локализации талых ледниковых вод в приледниковых ложбинах и речных долинах образуются долинные зандры. Это отложения уже обычных водных русловых потоков, отличающихся от речных лишь тем, что они питаются талыми водами ледника.

Лимногляциальные, или озерноледниковые, отложения образовались в приледниковых озерных бассейнах. В равнинных районах четвертичных материковых оледенений такие озера своим возникновением обязаны подпруживающему действию выходящих подледниковых потоков возвышенностями рельефа или грядами конечных морен, а также подпруживанию стока рек. По мере отступания ледника размеры и глубина озер увеличивались. По данным А. Алиссона, самым крупным на Северо-Американском континенте было оз. Агассиз, возникшее в результате подпруживания стока реки Ред-Ривер и достигавшее при максимальном уровне 1100 км в длину и 400 км в ширину. В краевых частях приледниковых озер накапливаются песчаные осадки, местами с включением гравия и гальки, а в удалении и на большей глубине шире распространены осадки ленточного типа - пески, алевриты и глины. Для них местами характерна четко выраженная сезонная слоистость, проявляющаяся в ритмичном повторении годичных лент, осадков, состоящих из более мощного летнего слоя, преимущественно тонкозернистого песчаного (иногда песчано-алевритового) и маломощного зимнего глинистого слойка. Подсчет таких годичных лент в осадках дает возможность судить об их возрасте (в годах и столетиях), длительности накопления, времени существования озер и скорости отступания ледника. По имеющимся данным, основанным на анализе ленточных глин, средняя скорость отступания последнего ледника в Швеции составляла 325 м/год, в Финляндии - 260 м/год.

Лёссы. Для перигляциальных областей типично широкое развитие лёссов и лёссовидных суглинков, развитых на юге европейской части Союза, в Западно-Сибирской низменности, в Западной Европе и Америке. В этих областях они носят покровный характер, образуют чехол на водоразделах и их склонах, а также на надпойменных речных террасах. Широкое площадное распространение лёссов, их покровный характер привлекают большое внимание исследователей различных специальностей. Но до сих пор нет единства мнений в отношении их генезиса. Многие советские и зарубежные исследователи принимают концепцию эолового происхождения. По их мнению, массы воздуха, спускавшиеся с ледника, нагревались при падении, подходили к поверхности Земли в приледниковых районах теплыми и сухими и развевали ледниковые, водно-ледниковые, речные и другие отложения, унося и откладывая тонкую пыль, скопления которой и образовывали лёсс.

46

Первая стадия — образование промоины, или рытвины, глубиной 30 — 50 см. Характерный признак промоины — параллельность продольного профиля ее дна поверхности склона, на котором образовался овраг. В плане овраг имеет линейную форму; поперечное сечение — треугольное или трапециевидное. На распаханных площадях и рыхлых грунтах первая стадия протекает очень быстро (1 — 3 года).

Вторая стадия — образование вершинного обрыва. Берег балки, как более крутой, чем прилегающий к ее бровке склон водосбора, размывается в глубину быстрее, чем склон, поэтому ниже бровки балки образуется обрыв. Основание обрыва подмывается падающим потоком воды. Стена обрыва обрушивается, глыбы грунта размываются водным потоком и уносятся течением. Высота обрыва над дном оврага в его вершине составляет от 2 до 10 м. Овраг растет в длину обвалом своей вершины, навстречу водному потоку, врезаясь в прилегающий к балке склон. Одновременно происходит его углубление, но устье оврага еще не достигает уровня дна балки. Овраг как бы «висит» над дном балки. Продольный профиль дна оврага имеет вид вогнутой линии и сильно отличается от профиля поверхности размываемых берега балки и прилегающих склонов. Откосы оврага обнажены, обрывисты и неустойчивы. Осыпь грунта у их основания не задерживается, так как уносится водным потоком. Овраг в этой стадии растет как в глубину, так и в ширину. По мере углубления дна оврага его устье опускается все ниже и ниже и, наконец, достигает уровня дна балки. Овраг вступает в новую стадию развития.

Третья стадия — выработка профиля равновесия. Она начинается, когда устье оврага опускается до уровня дна балки, т. е. достигает местного базиса эрозии. Дно оврага выше устья продолжает углубляться до тех пор, пока продольный его уклон станет соответствовать уклону профиля равновесия для данного грунта. При этом уклоне дна скорость водного потока настолько мала, что его сила будет уравновешиваться сопротивляемостью грунта. При такой скорости водный поток обычно не в состоянии переносить крупные частицы твердого стока, поэтому для профиля равновесия характерно отложение по дну оврага наносов. В начале этой стадии развития наносы откладываются в устье оврага, затем зона отложения увеличивается, продвигаясь к вершине оврага по мере углубления дна и уменьшения его уклона. Овраг в этой стадии растет в глубину, ширину и длину. Рост в ширину идет в результате подмыва и обрушивания откосов оврага, поскольку водный поток течет по дну не прямолинейно, а извилисто.

Четвертая стадия — затухание роста оврага. Эта стадия начинается после выработки профиля равновесия дна оврага. Дальнейшего углубления дна не происходит. Продолжается рост в ширину вследствие подмыва и обрушивания откосов, в результате чего дно оврага расширяется. Постепенно откосы оврага достигают угла естественного, устойчивого для данного грунта, откоса и зарастают растительностью. Овраг превращается в лощину или балку.

На достаточно длинных склонах можно наблюдать все стадии развития на одном и том же овраге, поскольку они в перечисленной последовательности пространственно перемещаются навстречу течению водного потока: промоина, обрыв, участки с профилем равновесия, участки затухания (у устья). Когда вершина оврага достигнет водораздела, дальнейший рост в длину прекращается, обрыв в его вершине сполаживается. Рост оврага можно остановить на любой стадии развития прекращением поступления в него воды или закреплением вершины и дна водосбросным сооружением.

В первичный овраг вода поступает на первых двух стадиях развития в основном через его вершину, а в последующем и через стокоударную бровку, т. е. обращенную к верхней части склонов водосбора. Эту особенность надо учитывать при закреплении и облесении таких оврагов.

Рассмотрим причины образования и особенности роста вторичных оврагов. Описание стадий развития первичных оврагов показало, что водный поток, обладающий одной и той же разрушительной силой, вырабатывает такой продольный профиль дна оврага, который соответствует профилю равновесия между размывом и отложением грунта. В результате овраг затухает и превращается в балку.

Можно предположить, что продольные профили дна всех звеньев гидрографической сети, которая выработалась в процессе геологической эрозии, соответствует профилю равновесия для нормального режима стока, т. е. ненарушенного хозяйственной деятельностью человека. Это тем более вероятно, что до хозяйственного освоения земель все звенья гидрографической сети были покрыты лесной или травянистой растительностью в зависимости от зоны. Многие из них и теперь покрыты растительностью.

В настоящее время значительная часть гидрографической сети имеет донные овраги. Причиной их образования, по-видимому, является несоответствие нового, увеличенного поверхностного стока прежнему профилю равновесия дна балок, лощин и пр. Их уклоны не изменились, поэтому и скорость течения воды по их дну не могла измениться. Следовательно, увеличение кинетической энергии потока можно объяснить при постоянной скорости только увеличением массы воды, стекающей со склонов водосборной площади. Повышенный поверхностный сток нельзя объяснить увеличением количества атмосферных осадков, так как в историческое время климат земли не изменился. Увеличение поверхностного стока можно объяснить только неправильным использованием земли, вырубкой лесов и усиленной распашкой земли с одновременным ухудшением водно-физических свойств почвы.

Рост донных оврагов начинается, по сути дела, с выработки нового профиля равновесия, соответствующего новому повышенному стоку воды. Принципиально не отличаясь от третьей стадии развития первичных оврагов, рост вторичных оврагов имеет и ряд особенностей. Сначала идет разрушение («обновление») дна, а затем и берегов сети. Образование донного оврага может начаться в балочном звене, а затем в лощинах и ложбинах, впадающих в эту балку, по мере продвижения вершины донного оврага к верховьям балки. Этот процесс может начаться и одновременно в нескольких звеньях балочной системы или только в вершине балки. Все будет зависеть от того, в какое звено гидрографической сети происходит наиболее усиленный сброс поверхностного стока воды.

Билет 24

47

Лагуной называют часть моря, отделенную косой, пересыпью или баром. От заливов лагуны отличаются большей изолированностью от моря. Заливы часто имеют свободное сообщение с морем, поэтому режим солености, характер осадков и т. п. в них еще находятся под прямым влиянием морских условий. Лагуны обычно соединяются с морем узкими и мелководными проливами, а иногда и совсем отчленяются береговыми валами, косами и другими аккумулятивными формами, вследствие чего соленость воды в них, органический мир и характер осадков становятся более автономными. Существуют все переходы между заливами, лагунами и континентальными приморскими озерами. Следовательно, существуют и все переходные типы отложений. Лагуны и по форме и по характеру осадков часто очень близки к лиманам. Но происхождение их разное. Лагуны развиваются обычно из морских заливов, лиманы — затопленные морем устьевые части речных долин. Генетически лиманы близки эсту-ариям, но в отличие от последних отделены от моря пересыпью или косой. Если речные протоки, в устье которых возникли лиманы, меняют свое положение, отличить лиманы от лагун становится трудно. Мало различаются они и осадками. Некоторым указанием на то, какой перед нами комплекс — лагунный или лиманный, может служить характер подстилающих пород: лагунный комплекс чаще подстилается морскими слоями (отложения залива), а лиманные осадки — аллювиальными отложениями. Если лагуны развиваются на фоне тектонического опускания, то и их осадки могут подстилаться континентальным комплексом. Лиманы и лагуны нередко связаны с речными дельтами. Осадкообразование в лагунах особенно зависит от климата. Во влажном климате лагуны обычно опресняются, соответственно меняется фауна и флора и часто они превращаются в болота, становятся ареной торфонакопления. Из торфа, отложившегося в таких лагунах, образовались угольные пласты некоторых паралических угленосных толщ. Отличить их от образовавшихся в дельтовых условиях не всегда легко, но иногда палеогеографические исследования позволяют решить вопрос. Ниже приводятся соответствующие примеры. При совпадении ряда благоприятных условий в лагунах влажного и теплого климата может иметь место рудообразование (бокситы и железные руды). В сухом климате, особенно в сухом и жарком, лагуны становятся солеными и в них происходит садка различных солей. Органический мир в таких условиях подавлен и не оказывает существенного влияния на осадкообразование. Встречаются побережья, где одновременно существуют опресненные лагуны, в которых идет накопление органического вещества, и соленые, в которых органический мир угнетен, а иногда идет и отложение солей. Такие соотношения существовали и в геологическом прошлом. В условиях любого климата в лагунах, кроме осадков, спе-цифических для данного климата, идет осаждение разнообразного обломочного и глинистого материала. Терригенные накопления часто составляют главную часть лагунных осадков. Так как лагуны представляют обычно мелководные бассейны, боль-ших волн в них не бывает, течения в них не сильные и имеют местный характер. Поэтому осадки в лагунах часто тонкозернистые с тонкой горизонтальной слоистостью, нередко полого волнистой и линзовидной. Глубины в лагунах обычно небольшие, чаще всего от долей метра до нескольких метров. Известны лагуны, глубина которых превосходит 100 м (например, в лагуне между материком и Большим Барьерным рифом Австралии). Лагунный комплекс — это сложное образование, в которое, кроме собственно лагунных отложений, входят осадки и других компонентов лагунного ландшафта, являющиеся членами лагунного парагенеза.  Лагуны тропических берегов. Лагуны в тропиках отличаются рядом особенностей, а в первую очередь — пышным развитием жизни как в самих лагунах, так и на берегах. Особенно характерно это для лагун, расположенных вдоль океанического побережья, где соленые воды океана и защищенное от размывающего действия прибоя положение лагун обеспечивают развитие своеобразных мангровых болот. Они нередко имеют более 10 км в ширину, тянутся на многие десятки и даже сотни километров вдоль побережья и составляют характерный элемент лагунного ландшафта тропических; берегов. На этих болотах развивается своеобразная мангровая флора. Растения с многочисленными воздушными корнями, обнажающимися во время отливов и затопля-емыми при приливах, образуют непроходимые чащи. Среди растений поселяется своеобразная и обильная фауна позвоночных    и   беспозвоночныхю В    лагунах, свободных от мангровых зарослей, но имеющих хоро-шее сообщение с морем, поселяется обильная донная фауна моллюсков, иногда очень быстро растущих. Так, на дне лагун побережья Техаса (США) устричные банки местами растут со скоростью 35—40 см в столетие. Полезные ископаемые в лагунных и лиманных отложениях. С лагунами влажного климата связаны горючие ископаемые и в первую очередь угли. Угленосные толщи прибрежно-морского типа нередко представляют сложный комплекс лагунных и дельтовых отложений. Примером, кроме Печорского угольного бассейна, служит ряд угольных бассейнов палеозойского возраста в США (Иллинойс, Внутренний Западный бассейн и др.). С лагунным комплексом связаны некоторые месторождения горючих сланцев. Возможно, что иногда эти отложения являлись нефтематеринскими, хотя достоверных доказательств этого пока нет. Рудные месторождения (бокситы, железные руды, а возможно и некоторые другие) также иногда связаны с лагунными обстановками. Наконец, многие крупные месторождения солей являются продуктом лагунных осадков в сухом климате.

48

ОПОЛЗНИ

О́ПОЛЗНИ, скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Возникают вследствие подмыва склона, переувлажнения (особенно при наличии чередования водоупорных (см. ВОДОУПОРНЫЙ ПЛАСТ) и водоносных (см. ВОДОНОСНЫЙ ГОРИЗОНТ) пород), сейсмических толчков и др.

* * *

О́ПОЛЗНИ, скользящее смещение масс горных пород по склону под влиянием силы тяжести; наносят большой ущерб сельскохозяйственным угодьям, промышленным предприятиям, населенным пунктам. Иногда оползни сопровождаются гибелью людей и животных.

Катастрофические оползни

Сведения об оползнях известны с древнейших времен. Полагают, что самым крупным в мире по количеству оползневого материала (масса 50 млрд. т, объем ок. 20 км3 ) был оползень, произошедший в начале н. э. в долине реки Саидмаррех на юге Ирана. Оползневая масса обрушилась с высоты 900 м (гора Кабир-Бух), пересекла долину реки шириной 8 км, перевалила через хребет высотой 450 м и остановилась в 17 км от места возникновения. При этом за счет перекрытия реки образовалось озеро длиной 65 км и глубиной 180 м. В русских летописях сохранились упоминания о грандиозных оползнях на берегах рек, например, о катастрофическом оползне в начале 15 в. в районе Нижнего Новгорода: «... И Божьим изволением, грех ради наших, оползла гора сверху над слободой и засыпало в слободе сто пятьдесят дворов и с людьми и со всякой скотиной...». Масштабы катастрофы при оползнях зависят от степени застроенности и заселенности территории, подверженной оползням. Наиболее разрушительными из когда-либо зарегистрированных были оползни, произошедшие в 1920 в Китае в провинции Ганьсу на обжитых лессовых террасах, что привело к гибели 100 тыс. человек. В Перу в 1970 в результате землетрясения с горы Невадос-Уаскаран сорвались со скоростью 240 км/час вниз по долине огромные массы горных пород и льда, частично разрушив г. Ранрахирка, и пронеслись через г. Юнгай, в результате чего погибли 25 тыс. человек.

Причины возникновения оползней

Оползни — обычное явление в тех местностях, где активно проявляются процессы эрозии (см. ЭРОЗИЯ) склонов. Они происходят в том случае, когда массы породы, слагающие склоны гор, теряют опору в результате нарушения равновесия пород, вызванного подмывом водой, ослабления прочности пород при выветривании (см. ВЫВЕТРИВАНИЕ) и переувлажнении осадками и подземными водами (см. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ), вследствие сейсмических воздействий, а также строительной и хозяйственной деятельности, проводимой без учета геологических условий. Крупные оползни возникают чаще всего в результате сочетания нескольких таких факторов: например, на склонах гор, сложенных чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (песчано-гравийными или трещиноватыми известняками), особенно если эти пласты наклонены в одну сторону или пересечены трещинами, направленными по склону. Почти такую же опасность возникновения оползней таят в себе создаваемые человеком отвалы пород вблизи шахт (см. ШАХТА) и карьеров (см. КАРЬЕР). Разрушительные оползни, движущиеся в виде беспорядочной груды обломков, называют камнепадами; если блок перемещается по некоторой ранее существовавшей поверхности как единое целое, то оползень считается обвалом; оползень в лессовых (см. ЛЕСС) породах, поры которых заполнены воздухом, приобретает форму потока (оползень течения).

Прогноз и контроль развития оползней

Для прогноза и контроля развития оползней проводят детальные геологические исследования и составляют карты, на которых указаны опасные места. Первоначально при картировании методами аэрофотосъемки (см. АЭРОФОТОСЪЕМКА) выявляют участки скопления обломочного оползневого материала, которые на аэрофотоснимках проявляются характерным и очень четким рисунком. Определяются литологические особенности породы, углы склона, характер течения подземных и поверхностных вод. Ведется регистрация движения на склонах между опорными реперами, вибраций любой природы (сейсмических, техногенных и т. п.).

Меры по защите

Если вероятность возникновения оползней велика, то осуществляются специальные мероприятия по защите от оползней. Они включают укрепление оползневых склонов берегов морей, рек и озер подпорными (см. ПОДПОРНАЯ СТЕНКА) и волноотбойными стенками, набережными. Сползающие грунты укрепляют сваями, расположенными в шахматном порядке, проводят искусственное замораживание грунтов, высаживают растительность на склонах. Для стабилизации оползней в мокрых глинах проводят их предварительное осушение методами электроосмоса (см. ЭЛЕКТРООСМОС) либо нагнетанием горячего воздуха в скважины. Крупные оползни можно предотвратить дренажными сооружениями, перекрывающими путь поверхностным и подземным водам к оползневому материалу. Поверхностные воды отводятся канавами, подземные — штольнями (см. ШТОЛЬНЯ) или горизонтальными скважинами. Несмотря на дороговизну этих мероприятий, их осуществление дешевле, чем ликвидация последствий произошедшей катастрофы.

Билет 25

49

В развитии речной долины намечается определенная направленность и последовательность - переход от оной стадии к другой и цикличность. Выше были рассмотрены две стадии развития речной долины. Первая стадия, для которой характерно преобладание глубинной эрозии и каньонообразный, или V - образный, поперечный профиль долины, называется стадией морфологической молодости. Вторая стадия называется морфологической зрелостью. Ей соответствует выработанный продольный профиль реки, приближающийся к кривой равновесия, и широкий плоскодонный U - образный поперечный профиль долины с хорошо развитой поймой. При несущественных изменениях климата и тектонических движений земной коры совместное действие смежных рек (с системой протоков) и склонового смыва приводит к понижению и выравниванию рельефа. Так возникает выровненная поверхность суши, названная американским ученым В. М. Дэвисом - пенеплен, то есть почти равнина: волнистая или холмистая, иногда с отдельными возвышенностями - останцами, сложенными очень твердыми породами. Известно, что эпохи слабого проявления тектонических движений, когда происходит выравнивание рельефа, сменяются эпохами относительно быстрых поднятий и опусканий земной коры. На месте плоскодонных долин появляются молодые эрозионные врезы V - образного типа. Происходит как бы «омоложение» речной долины. Река вновь начинает вырабатывать продольный профиль применительно к новым соотношениям с базисом эрозии. В результате в реке формируется новая пойма на более низком гипсометрическом уровне. Прежняя пойма останется у коренного склона долины в виде площадки, сочленяющейся с новой поймой уступом и не заливаемой талыми водами. Последующее оживление тектонических движений вновь вызовет врезание потока в коренные породы и формирование плоской долины на еще более низком уровне. Таким образом, в речных долинах образуется лестница террас, возвышающихся друг над другом. Они называются надпойменными террасами. Самая высокая терраса является наиболее древней, а низкая - самой молодой. Нумеруются террасы снизу, от более молодой. У каждой террасы различают следующие элементы: террасовидную площадку, уступ или склон, бровку террасы, тыловой шов, где терраса сочленяется со следующей террасой или с коренным склоном (см.рис.). Схема геологического строения реки: 1- русловые фации (пески) в основании с пролювиальным горизонтом (галечники, щебень, валуны); 2- пойменные фации (супеси, суглинки, глины); 3- старичные фации (глины, илы, торф); 4- ледниковые отложения (супеси,валунные суглинки); 5- флювиогляциальные отложения (пески); 6- отложения верхней юры (глины); 7- известняки. В основании аллювиальных отложений каждой террасы всегда располагается цоколь, сложенный коренными горными породами. В зависимости от высотного положения цоколя и мощности аллювия выделяются три типа террас (см.рис.). Типы речных террас: А- эрозионные или скульптурные; Б- аккумулятивные; В- цокольные.