- •1. Физическое выветривание
- •2. Химическое выветривание
- •3. Биогенное выветривание
- •4. Коры выветривания
- •61.Образование турбидитов. Градационная слоистость.
- •63.Абиссальные осадки морей и океанов.Эдафогенные отложения.
- •64.Осадки лагун и солеродных бассейнов.
- •65.Процессы диагенеза осадков и формирования осадочных горныхпород.
- •70.Процессы магматической и кристаллизационной дифференциации магматических, силикатных расплавов.
- •74. Стадии и причины вулканического процесса.
- •75.Вулканические фумаролы и их типы.
3. Биогенное выветривание
В сложных процессах механического разрушения и химического разложения минералов и горных пород значительная роль принадлежит организмам. Разрушительную работу в горных породах начинают самые низкоорганизованные представители органического мира - бактерии, которые подготавливают почву для появления микрофлоры (грибов), а затем для лишайников и мхов. Люди также вносят свою долю, делая выемки для дорог, проходя тоннели, разрабатывая карьеры, рудники, шахты. Таким образом, все живое вносит свою лепту в процесс физического разрушения и химического разложения минералов и пород. Важно отметить, что эти процессы взаимосвязаны и взаимообусловлены.
4. Коры выветривания
Результатом сложных процессов всех типов выветривания являются различные продукты, среди которых можно выделить: остаточные, остающиеся на месте первоначального залегания материнских пород; подвижные, которые уносятся с места разрушения на то или иное расстояние.
Остаточные продукты выветривания представляют собой один из важнейших генетических типов континентальных образований — элювий. Элювий, в образовании которого основная роль принадлежит биохимическим агентам выветривания, а в составе преобладают органические вещества (гумус), называется почвой. Совокупность различных элювиальных отложений верхней части литосферы называется корой выветривания, в образовании которой наблюдается определенная стадийность и зональность.
Выделяют четыре стадии развития коры выветривания.
1. Стадия преобладания физического выветривания и накопления продуктов грубого механического разрушения,
2. Стадия обызвесткования и удаления в процессе гидролиза легкорастворимых компонентов, преимущественно серы и хлора.
3. Стадия образования остаточных глин (каолинов) и выноса из материнских пород кальция, калия и магния.
4. Стадия образования латеритов.
По условиям образования и форме коры выветривания подразделяются на площадные и линейные.
Площадные коры выветривания - развиты на больших площадях и чехлом перекрывают материнские породы, за счет которых они образовались. Пластообразные по форме, зональные по строению эти коры по размерам колеблются от нескольких десятков до тысяч метров в поперечнике при мощности от десятков сантиметров до нескольких десятков метров.
Линейные коры выветривания - возникают вдоль системы трещин или на контакте разных по составу пород и имеют форму жилообразных тел. Такие тела протягиваются по простиранию на сотни метров, а на глубину - на несколько десятков метров, реже - на 100 - 200 м. По времени образования коры выветривания подразделяются на современные и древние (ископаемые).
!!!!!!!!!!!Билет№13)Температурное и морозное выветривание.
Температурное выветривание. Этот вид физического выветривания происходит в результате колебания суточных и сезонных температур, вызывающих переменное нагревание и охлаждение горных пород, что приводит то к расширению и увеличению, то к сжатию и уменьшению их объема. В результате многократно повторяющихся растягивающих и сжимающих напряжений горные породы растрескиваются и дробятся на обломки различных размеров. Интенсивность температурного выветривания, зависит от строения (структуры) и сложения (текстуры) горных пород. Равнозернистые породы выветриваются медленнее пород с порфировой структурой, а крупнозернистые разности значительно быстрее мелкозернистых или стекловатых. Породы с массивной текстурой более устойчивы к перепадам температур, чем породы со сланцеватой и пористой текстурой.
Морозное выветривание - периодически повторяющиеся расширения и сжатия, сопровождающие процесс замерзания и оттаивания воды в трещинах и поровых пространствах горных пород при колебаниях температуры около точки замерзания воды. Так как при замерзании и превращении в лед вода расширяется примерно на 9 % своего первоначального объема.
!!!!!!!!!!!!Билет№14)Процессы химического выветривания горных пород.
Химическое выветривание связано с процессами химического изменения горных пород и образования новых минералов. Особенно благоприятные условия для такого выветривания создаются во влажном, тропическом климате, в районах с обильной растительностью. В результате переработки огромной биомассы, ее гниения и разложения в избытке образуются агрессивные органические кислоты, которые интенсивно преобразуют различные минералы. Все химические реакции в зоне выветривания протекают по экзотермической схеме (с выделением тепла) и подразделяются на четыре группы: окисление, гидратация, растворение и гидролиз. Химическая активность кислорода резко возрастает при его действии в водной среде. При этом способность атмосферного кислорода растворяться в холодных водах (при О "С) почти в два раза превышает таковую в теплых, что, естественно, увеличивает окислительную способность холодных природных вод. Процессы окисления протекают как на земной поверхности, так и в зоне просачивания атмосферных осадков в глубь земной коры - до определенной границы, ниже которой окислительные процессы полностью прекращаются. Окислению подвержены, в первую очередь, минералы и горные породы, содержащие железо, серу, марганец, никель, кобальт и другие легко соединяющиеся с кислородом химические элементы. Так в зоне окисления медных сульфидных руд образуются карбонаты меди - малахит и азурит. Подобные реакции растворения первичных минералов с образованием за их счет карбонатов или бикарбонатов получили название карбонатизации.
Гидролиз - реакция разложения минералов под действием воды с разрушением и перестройкой их кристаллических решеток. Первыми процессам разложения при гидролизе подвергаются слюды (биотит, мусковит, серицит), которые переходят в гидрослюды.
!!!!!!!!!Билет№15)Образование Элювия. Кора выветривания, ее строение и типы. Полезные ископаемые, связанные с образованием коры выветривания.
Результатом сложных процессов всех типов выветривания являются различные продукты, среди которых можно выделить: остаточные, остающиеся на месте первоначального залегания материнских пород; подвижные, которые уносятся с места разрушения на то или иное расстояние.
Остаточные продукты выветривания представляют собой один из важнейших генетических типов континентальных образований — элювии. Элювий, в образовании которого основная роль принадлежит биохимическим агентам выветривания, а в составе преобладают органические вещества, (гумус), называется почвой,
Совокупность различных элювиальных отложений верхней части литосферы называется корой выветривания, в образовании которой наблюдается определенная стадийность и зональность.
Стадии развития и зональность коры выветривания. Наиболее благоприятными условиями для формирования мощной коры выветривания являются относительно выровненный рельеф поверхности в сочетании с жарким климатом и обилием органических веществ. Выделяют четыре стадии развития коры выветривания.
1. Стадия преобладания физического выветривания и накопления продуктов грубого механического разрушения.
2. Стадия обызвесткоиания и удаления в процессе гидролиза легкорастворимых компонентов, преимущественно серы и хлора. Одновременно происходит гидратация минералов и окисление серных соединений.
3. Стадия образования остаточных глин (каолинов) и выноса из материнских пород кальция, калия и магния.
4. Стадия образования латеритов.
По мере развития коры выветривания в глубину наблюдается ряд последовательных переходных зон от свежих неизмененных коренных пород к продуктам полного химического разложения
1)Монолитная (скрытотрещиноватая) зона, в которой породе еще не несет видимых признаков дробления, но уже претерпела расшатывание связей между составляющими ее минералами. 2)Глыбовая зона, характеризующаяся наличием трещин выветривания, способствующих расчленению породы на отдельные глыбы; химико-минеральный состав соответствует составу материй
кой породы.
3). Зернистая (или мелкообломочная) зона, состоящая из мелких обломков или отдельных минеральных зерен.
4). Зона тонкого дробления (или глинистая зона), в основном сложенная вторичными минералами с примесью тонкораздробленных первичных минералов.
5) Зона латеритов.
Граниты между зонами неровные, неотчетливые и могут перемещаться в глубину по мере развития коры выветривания.
Типы кор выветривания. В зависимости от климата процессы выветривания протекают с различной интенсивностью, в связи с чем образуются разные типы кор выветривания. В областях полярного и нивального климата господствует морозное выветривание. Образуется обломочный материал, по степени раздробленности подразделяющийся на три зоны
В условиях теплого, умеренно влажного климата в результате более интенсивного химического выветривания формируется еще зона 4, сложенная глинистым материалом.
Морфология коры выветривания. По условиям образования и форме коры выветривания подразделяются на площадные и линейные.
Площадные коры выветривания развиты на больших площадях и чехлом перекрывают материнские породы, за счет которых они образовались. Пластообразные по форме, зональные по строению эти коры по размерам колеблются от нескольких десятков до тысяч метров в поперечнике при мощности от десятков сантиметров до нескольких десятков метров
Линейные коры выветривания возникают вдоль системы трещин или на контакте разных по составу пород и имеют форму жилообразных тел. Такие тела протягиваются по простиранию на сотни метров, а на глубину - на несколько десятков метров, реже - на 100 - 200м.
По времени образования коры выветривания подразделяются на современные и древние (ископаемые).
!!!!!!!!!!Билет№16)Образование почв. Составные части почвенного профиля.
Практически вся поверхность суши покрыта тонким слоем почвы, энергетически и геохимически весьма активным, в котором проявляется взаимодействие между живыми организмами, атмосферой, гидросферой и горными породами. Почва представляет собой самостоятельное, очень топкое природное тело, созданное из почвообразующих пород, растительности, животного мира, климата и рельефа. Коренные горные породы, на которых формируется почва, играют решающую роль в химическом и минеральном составе почвы, а живые организмы обусловливают формирование органического вещества в почве - гумуса. Почвы относятся к наиболее сложным природным телам, и в настоящее время на мировой почвенной карте их выделено 133 типа, разделяемые еще более дробно. Почвы различных типов характеризуются набором горизонтальных слоев, называемых генетическими горизонтами. В каждом типе почв много органических веществ, но не тех, которые содержатся в растительных и живых организмах, а вновь образовавшихся. Это прежде всего гуминовые кислоты и фульвокислоты, являющиеся характернейшей особенностью почв, Гуминовые кислоты - темные органические соединения с 50-60 % углерода и отце многих веществ. Гуминовые кислоты растворимы только в водных растворах щелочей, а фульвокислоты - и в воде. Одной из важнейшей составляющей любых почв является фракция, частицы которой размером 0,002-0,001 мм состоят преимущественно из глинистых минералов, например каолинита и монтмориллонита. Присутствуют также частицы кварца, полевых шпатов, слюд, а в засоленных почвах - минералы соли, которые в период дождей растворяются, а в сухое время кристаллизуются. В почве непрерывно протекают сложные обменные процессы, в результате которых свойства почв меняются, и может происходить саморазвитие почв. Почвенный покров создается тысячелетиями, но неразумная техногенная и сельскохозяйственная деятельность может разрушить его в считаные годы, несмотря на то, что почвы, даже черноземы, способны к самовосстановлению - гомеостазу. Основные геосферные функции почвы обусловлены ее положением па стыке живой и неживой природы. Почва — это основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к невозобновляемым природным ресурсам.
!!!!!!!!!Билет№17)Геологическая деятельность ветра. Процессы дефляции и корразии.
Ветер является одним из важнейших экзогенных факторов, производящих огромную разрушительную и аккумулятивную работу, преобразующую рельеф Земли. Поверхность земного шара непрерывно омывается потоками воздуха, перемещение которых вызвано целым рядом причин. Обычное распределение атмосферного давления на Земле характеризуется максимумом возле полюса, понижением давления в субполярных областях.
Дополнительное влияние на перемещение воздушных масс и образование ветров оказывают распределение континентов и океанов, размер, форма суши и водных масс, рельеф, теплые и холодные океанические течения, сезонные изменения климатических поясов и сезонное появление участков высокого и низкого атмосферного давления. В результате постоянного движения воздушных масс атмосферы осуществляется тепло и влагообмен между континентами и океанами, экваториальными и арктическими зонами, возникают морские течения и волны. По скорости движения воздушной массы, определяющей силу воздействия на окружающие предметы. Кроме постоянных и периодически действующих ветров, наблюдаются воздушные потоки, совершающие круговые движения вокруг центров высокого и низкого давления. Обычно они возникают внезапно и представляют собой категорию опасных ветров
Геологическая деятельность движущихся воздушных масс особенно велика в области пустынь и полупустынь, обширных непокрытых растительностью горных областях, на берегах рек, озер и морей, свободных от растительного покрова.
I Геологическая работа ветра состоит из следующих процессов:
1) разрушения горных пород (дефляция и корразия);
2) переноса — транспортировки разрушенного материала;
3) эолового отложения (эоловой аккумуляции).;
.
Разрушительная работа ветра (эоловая эрозия) зависит от скорости воздушных струй и проявляется как при непосредственном их соприкосновении с горными породами, так и при абразивном воздействии твердых частиц, которые ими переносятся. Первый вид ветровой эрозии носит название дефляции , второй — корразия
В зависимости от площади и форм ее проявления различаются два типа дефляции. Плоскостная дефляция развивается на обширных площадях, где скорость ветра велика, а растительный покров мал или уничтожен человеком. Сильный ветер сдувает верхний слой почвы, а иногда и весь почвенный покров. Эрозия почв наносит огромный ущерб многим странам мира. Дефляция широко развита и в пустыне, некоторые ученые придают ей главное значение в образовании вадей — бессточных замкнутых котловин.
Бороздовая дефляция возникает в расщелинах, колеях дорог, в углублениях, где резко увеличивается скорость ветра. Результаты бороздовой дефляции пород поразительный Существует в отдельных понижениях проявление локальной дефляции, способствующей образованию крупных бессточных котловин в пустынях - Вадей, дно которых местами опущено на десятки и даже первые сотни метров ниже уровня Мирового океана.
Переносимые ветром механически взвешенные частицы производят разрушительную работу, постоянно бомбардируя поверхности встречающихся на пути воздушного потока преград. В результате такой бомбардировки (корразии) горные породы в зависимости от их физико-механической характеристики сглаживаются, истираются, истачиваются, выветриваются, т. е. претерпевают различного рода разрушения. В породах возникают причудливой формы ниши, борозды, трещины, неглубокие пещеры и т. д. При корразии неоднородных по составу грубо облом очных и пористых пород образуются ячеистые, или сотовые, формы выдувания (рис. 14.1). Так как в воздушном потоке механические примеси дифференцированы по плотности и массе, более интенсивной корразии подвержены основания массивов горных пород. В зависимости от условий залегания слагающих эти массивы пород и их физико-механических свойств возникают формы выдувания типа грибов, столов при горизонтальном залегании пород, а также в виде столбов, обелисков, игл — при крутопадающем залегании
Совместное действие процессов выветривания и корразии в области распространения пород разной твердости приводит к образованию своеобразных форм рельефа.
!!!!!!!!!Билет№18)Транспортная и аккумулятивная работа ветра. Эоловые отложения.
Среди аккумулятивных отложений, образующихся в результате геологической деятельности ветра, выделяются два основных генетических типа: эоловые пески и лессы.
Состав переносимых ветром частиц отличается большим разнообразием. Это в основном устойчивые минералы с небольшим удельным весом: кварц, полевые шпаты, реже частицы карбонатов, гипса, соли, глин, вулканического песка и пепла, а также частицы космического происхождения.
Эоловые пески отличаются от песков иного генезиса целым рядом характерных особенностей: хорошей окатанностью зерен; значительной отсортированностью по зернистости; преобладанием в составе устойчивых минералов; преимущественно желтой, желтовато-коричневой или красноватой окраской; косой неправильной слоистостью, свидетельствующей о частом изменении направления ветров.
Песчаные бугры образуются наподобие снежных буфов при хаотичном движении ветра путем накопления материала возле различных препятствий.
Дюны - удлиненные асимметричные холмы с округлыми вершинами и более пологими наветренными склонами Дюны представляют собой на первых этапах развития формы, поперечные господствующему направлению ветра, образующиеся на берегах озер и морей. Дюна не остается на месте, а постепенно передвигается под воздействием ветра в глубь материка. По мере того как дюна перемещается от морского берега, на ее месте возникает другая такая же дюна, после перемещения которой начинает формироваться новая. Так образуются цепи параллельных дюн, следующих одна за другой. Высота дюн колеблется от первых метров до 50-60 м.
Барханами называют обычно асимметричные, серповидной фор мы песчаные холмы, располагающиеся перпендикулярно к господ ствующему направлению ветра
Все эоловые формы рельефа под влиянием ветра способны перемещаться за счет сдувания частиц с наветренного склона и накопления с подветренной стороны. Скорость перемещения дюн и барханов колеблется от 6 до 25 м в год. Передвигаясь, эоловые образования заносят поселения, железные дороги, ирригационные системы, плодородные почвы.
Лесс - пористая неслоистая светло-желтая порода, в составе которой преобладают частицы размером от 0,05 до 0,1 мм. В состав Лесса входят кремнезем, глинозем, карбонаты, органические вещества. Для площадей развития мощных толщ лессов характерны своеобразные формы рельефа.
!!!!!!!!!!Билет№19)Геологическая деятельность текучих вод. Плоскостной сток. Делювиальные отложения и их характерные черты.
Понятие поверхностные текучие воды объединяет все воды, протекающие по поверхности суши, и включает в себя дождевые и талые воды, ручьи и реки, видоизменяющие земную поверхность. Все поверхностные текучие воды могут быть подразделены на две главные группы: временные текучие воды (к ним относятся безрусловые дождевые и талые потоки и временные русловые потоки) и постоянно действующие русловые потоки - реки.
Вода, выпадающая на поверхность Земли в виде атмосферных осадков — дождя или снега, распределяется по-разному. Часть ее испаряется и вновь попадает в атмосферу, часть стекает в ручьи и реки. Часть выпавшей воды просачивается в глубь Земли, в горные породы и образует подземные воды. Вода из ручьев и рек попадает в моря и океаны и вновь испаряется. Подземные воды, просачиваясь в пониженных местах, выходят на поверхность Земли в виде родников и дают начало новым ручьям и рекам, несущим свои воды в озера, моря и океаны, в которых происходит испарение больших масс воды. Так совершается круговорот воды в природе.
Процесс разрушения горных пород водными потоками получил название эрозии. Различают три вида эрозии; плоскостная (или поверхностный смыв), боковая (разрушение боковых склонов ручья или реки) и донная (глубинная), проявляющаяся в углублении рытвины или оврага.
Плоскостной смыв получил название делювиального процесса. Этот термин, ставший ныне международным, впервые ввел в употребление А. П. Павлов. В результате проявления делювиального процесса под действием временных поверхностных потоков на склонах и у подножий возвышенностей происходит накопление рыхлого материала. Такие отложения, накапливающиеся в непосредственной близости от места первоначального залегания, получили название делювия. Делювиальные отложения имеют мощность порядка 3—5 м, иногда достигая 15—-20 м и более. Ширина делювиального шлейфа может достигать нескольких сотен метров. Эрозия проявляется до определенного уровня, получившего название базиса эрозии. Например, если овраг находится на берегу реки, то размывание дна оврага, его углубление происходит только до уровня воды в реке, в которую впадает овраг. Уровень воды в реке является базисом для данного оврага. С понижением уровня реки (или базиса эрозии) происходит увеличение эрозии — размывающей деятельности потока.
Билет№20) Геологическая деятельность временных водных потоков равнинных областей. Образование и развитие оврагов, формирование пролювиальных отложении.
Каждый из нас мог наблюдать, как после сильного дождя или грозового ливня густая сеть ручейков в виде переплетающихся и сливающихся струек растекается по склонам земли. Мелкие струйки воды, сливаясь в крупные, усиливают скорость течения, становятся полноводнее. Вода в таких струйках мутная со множеством взвешенных частиц и мелких обломков различных горных пород и минералов. В нижней части склона, где значительно возрастает сила движущихся потоков, появляются в результате размыва горных пород мелкие рытвины, канавки с крутыми обрывистыми стенками, часто с миниатюрными водопадами. Образовавшаяся промоина после многократно выпадающих дождей или снеготаяния постепенно увеличивается в размерах и распространяется вверх по склону, пока не достигнет его вершины. Так происходит образование оврагов. Возникающие овраги часто имеют побочные ответвления, или отвертки. Образуется густая сеть оврагов, которая с каждым годом становится все разветвленнее и глубже.
Рост оврагов происходит вершиной, т. е. регрессивно, вершина все дальше и дальше отступает от устья оврага в процессе эрозии. Наиболее интенсивно овраги растут в районах с рыхлыми поверхностными отложениями: суглинками, супесями, лёссами и лёссовидными горными породами. Заросшие овраги, прекратившие свой рост, называются балками. Геологическая деятельность временных безрусловых потоков не ограничивается лишь разрушительной работой. Наблюдаются и результаты созидательной деятельности. Так, в устье оврагов нередко скапливается рыхлый материал в виде конуса. Такие образования получили название конус выноса. Отложения, возникающие в пределах конуса, принято называть пролювием. Накопление пролювия наиболее интенсивно происходит в предгорных районах, где временные горные потоки, стекающие с гор, откладывают так называемые пролювиальные конусы выноса и пролювиальные шлейфы. Мощность пролювиальных отложений в равнинных областях - до 10 м, в горных - более 100 м.
Билет№21)Геологическая деятельность временных потоков горных областей. Формирование и зональность конусов выноса.
Временные горные потоки возникают на склонах гор в период выпадения сильных дождей и при таянии ледников, вызванный неожиданным потеплением. На верхней водораздельной части горных склонов в пониженных участках образуется водосборный бассейн. При заполнении бассейна вода устремляется вниз по склону, скапливаясь в едином русле — канале стока. Крутизна склонов, масса и скорость воды временных потоков, большое количество обломочного материала в потоке усиливают его разрушительную работу. При выходе на предгорную равнину скорость потока резко уменьшается, он распадается на многочисленные рукава в виде веера и сбрасывает обломочный материал, образующий конус выноса, в котором наблюдается механическая дифференциация обломков по величине: от крупнообломочных в вершине конуса до песков и супесей в средней части и до тонкообломочных лессовидных осадков на его периферии.
Билет№22)Сели и меры борьбы с ними.
С деятельностью временных горных русловых потоков связано образование селей, широко распространенных в горных районах. Селем (селевым потоком) называется временной горный русловой поток, характеризующийся высоким содержанием твердого обломочного материала и резким подъемом уровня воды. Для возникновения селей необходимы следующие условия: наличие на склонах и в руслах большого количества продуктов разрушения горных пород; достаточное количество воды (стока) для смыва или сноса обломочного материала; сильно расчлененный горный рельеф, определяющий наличие крутых уклонов склонов и русел. Разрушительная сила селевых потоков огромная, и они представляют серьезную опасность для всех объектов, находящихся в зоне их действия. Описано немало случаев селевых катастроф. Сель в Лос-Анджелесе в 1934 г. унес десятки человеческих жизней, причинив огромные убытки. В 1970 г. в Перу под грязекаменной массой был погребен г. Юнгай с 20 тыс. жителей.
Огромный вред наносят сели железным и автомобильным дорогам, мостам, ирригационным каналам, трубопроводам, населенным пунктам (рис. 15.5), сельскохозяйственным угольям. Основными селеопасными территориями в нашей стране являются территории Закавказья и горной части Северного Кавказа, горных районов Украины, Средней Азии и Казахстана. Селевые явления наблюдаются на Приполярном и Северном Урале, Кольском п-ве и на Камчатке, в Саянах. Пример широкого распространения селей в хребтах Восточного Саяна представлен на рис.
Билет№23)Геологическая деятельность рек. Донная и боковая эрозия. Транспортировка и аккумуляция аллювиальных отложений.
Реки — это постоянно действующие водные потоки, производящие огромную работу как разрушительную, так и созидательную. Они играют очень важную роль в жизни человечества: это пути сообщения, источники воды и рыбного промысла, естественные границы и поставщики дешевой энергии.
Река со всеми ее притоками называется речной системой, а площадь, занимаемая речной системой, - речным бассейном. Речные системы разделены высокоподнятыми участками суши - водоразделами. Площадь, с которой река и ее притоки получают воду, называется водосборным бассейном. Самой крупной речной системой в мире является р. Амазонка, бассейн которой занимает площадь 7,05 млн. км
По характеру работы, выполняемой реками, различает три их типа:
1) реки равнинных местностей;
2) реки, берущие начало на высоких плоскогорьях или плато и низвергающиеся водопадами в глубокие и узкие ущелья, называемые каньонами;
3) реки горных систем
Режим рек определяется количеством воды, ее уровнем и скоростью. В течение года режим рек меняется в зависимости от характера и интенсивности питания. Период резкого подъема уровня воды в реке в связи с интенсивным таянием снегов называется половодье, когда проходит значительная часть годового стока воды (до 80 %). Река выходит из берегов, заливает обширные пространства поймы, а иногда и низкие террасы. Уровень воды в реке, соответствующий половодью, называется высоким горизонтом. Кроме этого в реках иногда наблюдается резкий и кратковременный подъем воды - паводок, вызванный обильными дождями или таянием ледников в верховьях рек, сбросом воды из водохранилищ. Скорость течения воды в реке зависит от массы воды, уклона дна и характера русла. Углубление в земной поверхности, по которому протекает река, называется долиной реки.
Механическое разрушение горных пород водными потоками осуществляется при определенной скорости воды в потоке и давлении на породы, создаваемые напором воды. Горные породы в зависимости от их состава и структурно-текстурных особенностей размываются при различных скоростях движущейся воды. Различают два вида речной эрозии: донную и боковую.
Донная эрозия. В начальные стадии развития реки деятельность руслового потока начинается с глубинной эрозии. Глубинная (донная) эрозия характеризуется процессами размыва и углубления дна ложа потока (врезание потока в породы дна) силами движущейся воды. Уровень углубления ложа потока, ниже которого прекращается его эрозионная деятельность, называется базисом эрозии. Для большинства водных потоков на континентах базисом эрозии является уровень Мирового океана, называемый абсолютным базисом эрозии. У каждого потока есть местные базисы эрозии, представляющие собой уровни водосборных водоемов.
Боковая эрозия. При приближении продольного профиля реки к положению продольной эрозионной кривой глубинная эрозия все больше замедляется, а освобождающаяся энергия потока расходуется на расширение русла. Русло потока начинает изгибаться многократно, так как стрежень последовательно отражается то от одного берега, то от другого. Возникший изгиб русла - меандра постепенно разрастается до тех пор, пока его шейка не станет столь узкой, что во время паводка воды могут ее прорвать и вновь спрямить русло. Реки переносят большое количество обломочного материала, масса которого и размер переносимых обломков зависит от многих параметров: массы и скорости воды, уклона русла, состава горных пород, слагающих ложе реки и ее берега. Размер переносимых обломков колеблется от тонких илистых и песчаных частиц до крупных валунов. Перенос осуществляется:
— путем волочения или перекатывания по дну наиболее крупных обломков, которые еще более усиливают донную эрозию;
— во взвешенном состоянии более мелких частиц
— в растворенном состоянии.
Масса обломков, перекатываемых по дну, пропорциональна шестой степени скорости течения, поэтому горные реки обычно переносят гораздо больше обломочного материала и более крупной размерности. Обломочный материал, перемещаемый перекатыванием, волочением и во взвеси, называют твердым стоком реки.
Отложение осадков (аккумуляция). Уже на самых ранних стадиях развития реки, наряду с эрозией и переносом, происходит и отложение (аккумуляция) обломочного материала. Вначале образующиеся отложения могут быть непостоянными и во время подъема уровня вод и увеличения скорости течения при половодьях и паводках подхватываются водой и перемещаются вниз по течению. Но по мере достижения рекой уровня базиса эрозии и состояния равновесия, расширения долины, замедления скорости течения в русле реки в прирусловой части долины начинает происходить аккумуляция постоянных отложений, называемых аллювиальными, или аллювием. Они состоят из обломочного материала разного состава и размерности, степени окатанности и сортировки. Перемещение накопления аллювия происходит от устья нижней части долины к ее средней части, а потом и в верховья.
Билет№24)Стадии развития рек. Аллювиальные отложения и их фации.
В жизни рек выделяют три стадии развития: юность, зрелость и старость.
Юность реки — в начальный период развития реки, когда у нее еще не выработался профиль равновесия, преобладают процессы донной эрозии.
Зрелость реки — по мере выработки профиля равновесия процессы донной эрозии уменьшаются и возрастают процессы боковой эрозии в сочетании с процессами накопления рыхлого материала.
Старость реки — этот период характеризуется выработанным профилем равновесия и затуханием процессов эрозии. В долине реки, наряду с процессом боковой эрозии, происходит накопление материала, нередко прямо в ее русле.
Река приобретает множество излучин, или меандр. В пойме реки наблюдаются старицы. Под старостью понимается не возраст реки, а характер ее геологической деятельности, интенсивность процессов эрозии.
Юность, зрелость, старость - могут повторяться, т. е. река может проходить период омоложения. Эти периоды появляются в связи с понижением базиса эрозии.
Процесс отложения рекой переносимого ею материала носит название аллювиального процесса, а отложения называются аллювием. В зависимости от места накопления аллювия в пределах долины реки выделяются три типа: русловой, пойменный и старинный.
Русловой аллювий представлен песчано-галечным материалом. В русловом аллювии наблюдаются прослои гальки и гравия. Толща характеризуется наличием косой слоистости.
Пойменный аллювий отлагается во время разлива реки во время половодья на поймах рек; наблюдаются супесчаные, суглинистые и иловатые отложения.
Старичный аллювий образуется в старицах. Процесс его образования во многом напоминает формирование осадков в озерных водоемах. Старинный аллювий слагается преимущественно темными иловатыми суглинками и супесями с прослоями песков. В этих отложениях преобладают темные цвета от скопления животной и растительной органики. Для старичного аллювия характерно наличие заболачивания с последующим образованием органических илов и торфа.
Аллювиальные отложения горных и равнинных рек отличаются друг от друга по механическому составу - для горных рек в составе рыхлых отложений преобладают грубообломочные породы: гравий, галька и даже глыбы и валуны до 1 м и более в поперечнике.
!!!!!!!!!!Билет№25)Цикличность в развитии рек. Речные надпойменные террасы, их элементы, типы и причины образования.
Важнейшим следствием омоложения русловых потоков является образование уступов^ возвышающихся, -в. насколько, .арусов над современней поймой так называемых надпойменных террас. Каждая терраса представляет собой древнюю пойму, которая в результате;; опускания фазиса' эрозии была прорезана рекой. Число террас соответствует количеству циклов эрозии (этапов омоложения), которые пережила река за время своего существования, в результате чего речная долина приобретает сложный ступенчатый террасированный профиль. Надпойменные террасы нумеруют снизу вверх — от более молодых к древним. Над уровнем поймы выделяют первую, вторую, третью и" т. д. надпойменные террасы. Равнинны^ рекшэбынно имеют 3—5 надпойменных террас, а реки в горных областях до 8—10 и более. Террасы имеют горизонтальные или слабо наклоненные в сторону русла поверхности — террасовидные площадки (рис. 15.15), относительно крутой обрыв в сторону реки, перегиб к которому называется бровкой, и несколько пониженную часть вдоль тылового шва, вследствие размывающего действия воды. Выделяют следующие типы речных террас: эрозионные (террасы размь1Щ;;;ЖвД накопления осадков); цокольные или смешанные (аккумулятивно-эрозионные).
Эрозионные террасы сложены коренными породами без накопления аллювиальных отложений на их'по-в^х:нюсти._Они"]о^азуются' на ранних стадиях существования ^реки, когда преобладает донная эрозия. Этот тип террас характерен для гор-ных^екг_.лрор.ез^юдш_х.._свое русло среди масс^шв.щисталлических пород (рис. 15.16, и).
Цокольные (смешанные) террасы состоят из коренных пород, обнажающихся в нижней части уступа, а верхняя часть и площадка сложены аллювием (рис. 15.16, б).
Аккумулятивные террасы сложены наносами, а цоколь коренных пород находятся ниже уровня реки.
!!!!!!!!!!!Билет№26)Устьевые части рек. Дельты и эстуарий, условия их образования. Полезные ископаемые, связанные с аллювиальными и аллювиально-дельтовыми отложениями.
На формирование устьевых частей рек влияют многочисленные факторы: расход воды в реке и его изменение во времени; количество и состав обломочного материала; вдольбереговые морские течения; приливы и отливы; тектонические движения.
По форме устьевых частей рек и характеру взаимоотношения с приемными бассейнами различают два типа: дельты и эстуарии.
Дельта - это конус выноса обломочного материала, принесенного рекой, имеющий в плане форму треугольника, обращенного вершиной вверх по реке. При впадении реки в морской или океанический бассейн в результате резкого падения скорости течения, смешения пресных и соленых вод происходит быстрое осаждение обломочного материала, принесенного рекой, и коагуляция коллоидных растворов. Постепенно образуется обширная аллювиальная равнина, слабо наклоненная к морю. Площадь этой дельтовой равнины каждый год увеличивается за счет отложения вновь приносимого аллювия.
Интенсивности процесса формирования дельт рек способствуют три фактора: воздымание земной коры или понижение базиса эрозии; масса обломочного материала, приносимого рекой; мелководность бассейна, куда впадает река.
Эстуарии - Это длинные воронкообразные заливы, глубоко вдающиеся в сушу и занимающие низовья реки. Такая форма устьевых частей рек образуется при следующих условиях: большой глубине примыкающей части моря; прогибании земной коры или повышении уровня моря, которое не успевает компенсироваться приносимыми наносами; вдоль береговыми течениями или приливно-отливными движениями - морской воды, уносящими в море обломочный материал.
Обезглавливание реки. Речные системы отделяются друг от друга водоразделами. Различия в крутизне склонов водораздела, гипсометрических уровнях речных долин и положения базисов эрозии рек приводят к явлению обезглавливания реки (или перехвату речной долины). Река, долина которой расположена гипсометрически ниже, стекающая по более крутому склону, к тому же сложенному податливыми к процессам эрозии породам и обладающая более низким базисом эрозии, быстрее разрушит водораздел, чем река пологого склона, сложенного прочными породами, и высоким базисом эрозии. Перепилив водораздел, первая, более энергичная река перехватит сток верховий другой реки, обезглавит и уведет ее воды в свой бассейн.
Билет№27)Речные системы и их развитие. Понепленизация рельефа.
С развитием процессов эрозии и их циклов длина рек, их притоков, подпритоков, оврагов увеличивается. Их берега, а также склоны возвышенностей подвергаются действию процессов выветривания и эрозии. Разрушающаяся горная страна становится все ниже и ниже. Водоразделы между реками приобретают характер холмов. Последние также становятся все более низкими. Таким путем горная страна превращается сперва во всхолмленную область, а затем почти в равнину. Равнина, возникшая из горной страны в результате процессов выветривания, образования делювия и деятельности рек (главным образом эрозии и накопления аллювия), называется пенепленом или предельной равниной. Образование пенеплена происходит не только вследствие деятельности атмосферных агентов и рек. Этому процессу способствуют деятельность подземных вод и ледников, а также направленные вниз эпей-рогенические движения.
В дальнейшем области пенепленов вновь могут превращаться в горные сооружения. В этом превращении существенную роль также играют реки.
Представим себе пенеплен — равнину, по которой текут реки. Пусть она вся или частично начинает претерпевать эпейрогеническое поднятие. Нам уже известно, что реки, текущие по воздымающемуся участку земной коры, начинают омоложаться, т. е. врезаются в этот участок земной коры, нередко сохраняя меандры предыдущего цикла эрозии. Они ведут себя аналогично пиле, движущейся на определенном уровне и распиливающей находящееся под ней и все время поднимающееся бревно. В конце концов бревно будет распилено, а пила останется в движении на прежнем уровне.
Так и реки, а вместе с ними и притоки, подпритоки и т. д. распиливают по всевозможным направлениям эпейрогенически воздымающийся участок земной коры. В результате возникает настоящий горный рельеф. Горы такого происхождения называются эрозионными.
!!!!!!!!!!!!!!Билет№28)Геологическая деятельность подземных вод. Виды воды в горных породах. Проницаемость горных пород, водоносные и водоупорные горизонты.
Подземные воды и их распространение. Все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных породах в газообразном, жидком и твердом состояниях, называются подземными водами. Подземные воды составляют часть гидросферы - водной оболочки земного шара. Они встречаются в буровых скважинах на глубине до нескольких километров. Подземные воды в земной коре распределены в двух этажах. Нижний этаж, сложенный плотными магматическими и метаморфическими горными породами, содержит ограниченное количество воды. Основная масса воды находится в верхнем слое осадочных горных пород. В нем по характеру водообмена с поверхностными водами выделяют три зоны: зону свободного водообмена (верхнюю), зону замедленного водообмена (среднюю) и зону весьма замедленного водообмена (нижнюю). Воды верхней зоны обычно пресные и служат для питьевого, хозяйственного и технического водоснабжения. Это - молодые современные воды. В средней зоне располагаются минеральные воды различного состава. Это - древние воды. В нижней зоне - высокоминерализованные рассолы. Из них добывают различные соли, бром, йод и другие элементы.
Билет№29) Коллекторы и их типы.
Содержание и накопление воды в породе зависит от ее кол-лекторских свойств, т. е. от способности вмещать и пропускать через себя воду и любую другую жидкость или газ.
Коллекторские свойства характеризуют емкостные и фильтрационные способности горных пород.
Емкостная способность пород, т. е. способность их вмещать жидкость или газ, определяется их пористостью.
Пористостью называется отношение суммарного объема пор к общему объему породы, выраженное в процентах: m=vn/vo * 100% ;где m пористость в %; Vm суммарный объем пустот в породе; V0 — общий объем породы.
Пористость обломочных пород зависит от их гранулометрического состава, под которым понимают размер и форму слагающих породу частиц. Пористость осадочных пород, особенно песков и алевритов, тем выше, чем более однородны по размеру и лучше окатаны отдельные песчинки. И наоборот, чем разнообразнее по размеру частицы, слагающие породу, и чем меньше они окатаны, тем меньше пористость породы.
Характерно, что чем более окатаны и равновелики зерна обломочной породы, тем менее ее пористость зависит от размера этих зерен; для обломков сфероидальной формы и одинакового размера значение пористости приближается к 50%.
Все горные породы в той или иной степени способны пропускать через себя воду, однако степень проницаемости их различна. По степени проницаемости горные породы подразделяют на три группы. К первой группе относятся проницаемые породы, через которые вода фильтруется наиболее легко. Это — пески, гравий, галечники, трещиноватые разности других пород. Вторая группа объединяет полупроницаемые породы — супеси, лёсс, неразложившийся торф и др.. К третьей группе относят практически непроницаемые породы — глины, плотные глинистые сланцы, аргиллиты, сцементированные осадочные породы, нетрещиноватые разности магматических и метаморфических пород, а также породы, находящиеся в зоне многолетней мерзлоты. Породы первой и второй групп слагают пласты-коллекторы, породы третьей группы образуют пласты-
водоупор ы.
!!!!!!!!Билет№30)Происхождение воды в горных породах.
Подземные воды возникают главным образом за счет атмосферной воды, выпадающей на поверхность земли в виде дождя, снега, града, инея и т. д. и за счет конденсации водяных паров, содержащихся в самых нижних слоях атмосферы или в воздухе, заполняющем пустоты горных пород. Подземные воды атмосферного происхождения называются вадозными или «б л у ж д а ю щи_м и».
Некоторую (по-видимому;- неаначитольпуго)~роль
в образовании подземных вод играют
процессы обезвоживания (дегидратации)
некоторых минералов, например гипса и
мирабилита; гипс содержит 21%,
мирабилит — 56% воды1.
Существуют две основные гипотезы происхождения вадозных вод: инфильтрационная и конденсационная. Последняя также называется гипотезой «подземной росы». Согласно и н ф и л ьтрац ионной гипотезе атмосферная вода проникает по порам и трещинам в недра горных пород и дает начало подземным водам. На роль инфильтрации в образовании подземных вод указывает тот факт, что в колодцах после дождей характер и количество воды меняются.
Конденсационная гипотеза или гипотеза «подземной рос ы» заключается в следующем. Влажный воздух у поверхности земли в летнее время всегда теплее почвенного. Отсюда возникает разница в давлении паров воды в атмосфере и в почве. Пары воды проникают из атмосферы в почву и затем в горные породы, где благодаря более низкой температуре конденсируются из паров в воду. Эта гипотеза хорошо объясняет, например, происхождение пресных под в песках пустыней и на песчаных остро-
вах морей.
Допустим, например, что днем температура воздуха +35° С. Чтобы воздух при этой температуре был насыщен водяными парами, и 1 м'л его должно содержаться 40,3 г водяных паров. Пусть воздух недонасыщен водяными парами и в 1 ж3 его содержится только 20,3 г воды. Ночью температура снизилась, положим, до +15° С. При этой температуре для насыщения воздуха достаточно 12,7 г воды. Таким образом, воздух оказывается перенасыщенным водяными парами на 20,3 —12,7 = 7,6 г. Избыточная вода должна выпасть в виде росы. Она будет проникать в поры пород.
О возникновении подземных вод также в результате конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, свидетельствует то, что, несмотря на длительное отсутствие дождей и сильное высыхание почвы с поверхности, растения и посевы не гибнут. Подземные воды в результате конденсации водяных паров образуются главным образом в летние периоды, осенью и весной — в значительно меньших объемах и совсем не образуются зимой.
Кроме вадозных вод, несомненно, существуют подземные воды глубинного, магматического, или, как говорят, магматогенного происхождения. Они поступают не сверху, как вадозные воды, а снизу, из глубоких недр земной коры.
Магма при охлаждении выделяет различные газы с диссоциированными частицами воды. Они постепенно проникают через вещество земной коры из ее глубоких недр, где температура очень высокая, в такие области земной оболочки, где температура и давление сравнительно низкие; здесь начинается процесс образования водяных паров и затем конденсации их в перегретую воду. В этой воде растворяются различные газы и соли. При миграции такой минерализованной воды вверх по трещинам земной коры ее температура падает. Вода проникает в пористые горные породы, заполняет поры, каверны, капилляры, трещины и образует водоносные горизонты, преимущественно трещинные, а иногда и пластовые.
Подземные воды такого происхождения называются ю в е н и л ь н ы м и или магматическими.
Итак, по своему происхождению (генезису) подземные воды могут быть вадозными (атмосферными) и ювенильными. Те и другие воды подвергаются вертикальной и горизонтальной миграции. Первые имеют тенденцию к миграции сверху вниз, вторые снизу пверх. Естественно, что эти воды при сложных путях своей миграции могут смешиваться и давать подземные воды смешанного п р о и с х о ж д е н и я.
!!!!!!!!!Билет№31)Типы водоносных горизонтов и водных источников.
Всякий выход подземной воды на поверхность земли называется источником. Иногда источник называется ключом, родником, кринице и (на Украине). Источники приурочены к отдельным участкам трещин, выходящих на поверхность земли, или к отдельным выходам горизонтов подземных вод (в том числе горизонтов грунтовых вод).
Источники бывают самыми разнообразными. Их классифицируют по происхождению (генезису), направлению течения воды, температуре воды, химическому составу растворенных солей.
По происхождению источники, так же как и подземные воды, делятся на вадозные, ювенильные и смешанные.
Ювенильные источники называют также девственными. Такое название обусловлено тем, что вода из них впервые появляется на поверхности земли. В дальнейшем она поступает в общий круговорот воды на земле: уходит в реки, моря, океаны, испаряется в атмосферу, выпадает на поверхность земли в виде атмосферных осадков, просачивается в глубь земной коры и циркулирует в ней уже как вадозная вода.
Глубинная пода, выходящая на поверхность земли к девственных (ювенильных) источниках, увеличивает общее количество воды на земной поверхности, однако часть ее уходит на образование минералов, содержащих химически связанную воду.
Определить, какой источник — ювенильный, вадозный или смешанный,— не так просто. Мы видели, что ювенильные и вадозные воды могут иметь как повышенную, так и пониженную температуру, а также быть в разной степени минерализованными. Таким образом, по температурному признаку и химическому составу растворенных в воде солей ювенильные источники очень трудно отличить от вадозных. Конечно, они чаще дают воду с большим содержанием растворенных солей и с более высокой температурой, чем вадозные, но это бывает не всегда.
Несомненным признаком ювенильности вод является присутствие в них в растворенном состоянии Sn02, F, Сl, Si02, В. Однако ювенильные воды не всегда содержат в себе указанные соединения и элементы.
Гейзеры — это периодически фонтанирующие горячей водой источники. В СССР гейзеры имеются на Камчатке, на Курильских островах. Они известны в Исландии, в Иеллоустонском парке Северной Америки, в Новой Зеландии, на Яве, в Италии, в Тибете и в других местах. Гейзеры Камчатки изучал акад. А. Н. Заварицкий.
Значительные гейзеры наблюдаются в Кроноцком заповеднике (Камчатка); в долине р. Гейзерной их насчитывается около двух десятков. Они выбрасывают горячую воду на высоту 10—100 м. Здесь же известно множество маленьких гейзеров, толчками разбрызгивающих горячую воду на высоту 1—2 м.
Широко известен Большой гейзер в Исландии. Он действует свыше 3000 лет. Выбросы фонтанов горячей воды с температурой 76—82° С происходят в нем в настоящее время в течение 10 мин через каждые 24—30 ч. Высота фонтана достигает 30 м.
Известны гейзеры, в которых вода выбрасывается в пределах канала, не достигая поверхности земли. Это наблюдается в старых гейзерах, имеющих очень высокие конусы. Некоторые исследователи считают, что такова судьба каждого гейзера в будущем."!
(Т о ря че в о д с кие источники. В районе Горячеводска (Северный Кавказ) из песчаников миоцена наблюдаются выходы (грифоны) горячей воды с температурой 44—80° С. Дебит этих источников непостоянен и зависит от времени года. По составу солей, растворенных в воде, и дебиту источников установлено, что они являются вадозными.
Классификации источников ни направлению течении воды
По направлению течения воды источники делятся на нисходящие и восходящие (рис. 57).
Источники, получающие питание из верховодки или из горизонта грунтовых вод, являются нисходящими и безнапорными, В источники, питающиеся межпластовыми водами, в особенности артезианскими, восходящими и напорными.
Особенно интересны а рт е з и а н с к и е исто чн и к и. Они преимущественно искусственные, представлены артезианскими скважина м и или к о л о д ц а м и.
Вода в артезианских сква жинах всегда напорная, отличается чистотой и хо рошо отфильтрована. Дебит некоторых артезианских
скважин достигает 10— 15 м3/мин.
Кроме нисходящих, вос ходящих, артезианских ис точников, приуроченных к пластам осадочных горных пород, известны трещинные источники. К ним относятся
Рис. 57. Схема источников нисходящих (а) и вос-
и так называемые воклюз- ходящих (б)
С К И е ИЛИ ПЕРЕМЕЖАЮЩИЕСЯ Породы: 1 — водоносные; 2 — водоупорные!
Рис. 58. Схема действия воклюаских или перемежающихся источников.
3 — водопроницаемые. Ю Щ И 6 С Я ИСТОЧНИКИ Стрелками указано направление течения воды.
Классификация источников по температуре
В зависимости от температуры воды различают источники обычные, холодные и горячие. Обычными называются источники, температура воды в которых примерно равна среднегодовой температуре воздуха данного места. Эти источники называют также и з о-термическими. Холодные источники дают воду с температурой ниже среднегодовой температуры воздуха данного места. Горячие источники, которые называют также терм а м и, дают воду с температурой выше среднегодовой температуры воздуха в месте источника. Очень часто источники с водой, температура которой больше 20° С, называют термальным и.
Классификация источников по химическому составу растворенных солей
Вода источников характеризуется общей минерализацией, под которой понимается общее количество растворенных в ней солен. Для питьевых целей пригодна вода, содержащая не более 3 г солей на 1 л воды. Лучше всего для питьевых целей воды с содержанием солеи до 1 г!л.
Минеральными источниками условно называют источники, которые дают воду, содержащую солей не менее 1 г/л.
По В. И. Вернадскому воды в зависимости от их минерализации подразделяются на пресные (содержание солей <А г!л), солоноватые (1—10 г/л), соленые (10—50 г/л) и рассолы (>50 г/л).
Пресные воды в свою очередь делятся на мягкие, содержащее до 0,25 г/л солей и собственно пресные, заключающие в себе соли в количестве от 0,25 до 1 г/л.
Различают минеральные источники железистые, щелочные (углекислые), соленые, горько-соленые, сероводородные, известковистые, радиоактивные и др.
Железистые источники дают воду с высоким содержанием солей железа. Примером могут служить некоторые источники Железноводска, Липецка, Ижевска и др.
Щ с л о ч и Ы. е и с т о ч и и к и (углекислые) дают иоду с углекислыми солями натрия и калия. Примером их являются Нарзанный источник, Ессентуки, Боржоми и другие источники Кавказа, славяновская вода Железноводска, воды Карловых Вар (Чехосло-
вакия).
Соленые источники дают воду со значительным содержанием ХаС1. К ним относятся источники Старой Руссы, Соликамска, Березняков, Славянска, Усолья и др.
Горько-соленые источники дают воду со значительным содержанием Мд804. В качестве примера можно указать на Баталпашинский источник и ряд источников в Туркмении и Прикаспийской впадине.
Сероводородные или сульфидные источники дают воду со значительным содержанием Н28. Примером их могут служить источники Серноводска, Пятигорска, Мацесты, Цхалтубо. Талги на Кавказе, Сергиевские минеральные воды в Поволжье, Кемери в Прибалтике и др. Водой этих источников, как известно, успешно лечат ревматизм, подагру и другие болезни.
Известковистые источники содержат воду с большим количеством карбонатов кальция и магния. Они распространены чрезвычайно широко.
Радиоактивные источники дают радиоактивную воду. Примером их являются Цхалтубо в Грузии, Белокуриха в Алтайском крае.
!!!!!!!!!Билет№32)Подземные воды нефтяных месторождений.
На нефтяных и газовых месторождениях нефть и газ залегают совместно с подземными водами. При этом происходит естественная сепарация по плотности: самое высокое положение занимает газ, ниже залегает нефтенасыщенная часть пласта, а еще ниже — водонасыщенная часть. Эти участки пласта условно отделяются
друг от друга поверхностями газонефтяного (ГНК) и водонефтяного (ВНК) контактов. Указанная способность газа, нефти и воды к естественной сепарации является причиной того, что в естественных условиях нефть и газ обычно находят в так называемых ловушках. Одним из самых распространенных типов ловушек являются структурные ловушки — выпуклые изгибы пластов, перекрытые непроницаемыми породами (рис. 80).
Наличие в нефтяных месторождениях изолированных газовых залежей и многообразие типов подземных вод обусловливает и разнообразное положение контактов между газом, нефтью и водой. В частности, для нижних краевых вод положение контакта нефть—вода определяется двумя контурами: внешним и внутренним (рис. 81). Внешний контур проводится по кровле нефтеносного пласта, а внутренний — по подошве. Часть пласта, расположенная между внутренним и внешним контурами нефтеносности, содержит сверху нефть, а внизу воду и называется п р и к о н т у р н о й зоной.
В процессе разработки нефтяных месторождений контур нефть—вода меняет свое положение. Одной из задач разработки месторождений является обеспечение равномерного продвижения контура нефтеносности.
остатка (в миллиграммах или граммах). Сухой остаток характеризует общую минерализацию вод нефтяных и газовых месторождений, которая выражается в процентах по отношению к массе 1 л воды.
Геологи-нефтяники постоянно изучают подземные воды нефтяных и газовых месторождений, их динамический режим и химический состав. Следует отметить, что подземные воды указанных месторождений обычно характеризуются повышенной минерализацией. По составу эти воды обычно относятся к типу хлоридных кальциевых (хлоркальциевых), реже гидрокарбонатных натриевых. Для них характерно повышенное содержание ионов иода, брома, бора, часто присутствует сероводород. Характерной особенностью вод нефтяных месторождений является отсутствие или весьма малое содержание сульфатов и наличие солей нафтеновых кислот. Присутствие углерода органического происхождения создает восстановительную химическую обстановку, приводящую к восстановлению сульфатов по следующей схеме:
MeS04 + 2С = MeS + 2С02,
где Me — металлы, С — органический углерод (в виде нефти, битума, газов).
В зависимости от металла реакция приводит к образованию различных соединений. Так, при восстановлении сульфата натрия
Na2S04 + 2C + Н20 = Na2C03 + Н2 + С02
образуется растворимая сода Na2C03, повышающая щелочность пластовых вод. При восстановлении сульфата кальция
CaS04 + 2С + Н20 = СаСОз + H2S + С02
образуется нерастворимый в воде кальцит СаС03, выпадающий и осадок и ухудшающий коллекторские свойства пород в прикон-турной^зоне. Однако в любом случае образуется сероводород, который впоследствии реагирует с различными окислами, образуя иприт, халькопирит и другие минералы группы сульфидов.
Процессу восстановления сульфатов (десульфатации) способствуют микроорганизмы — особые бактерии-десульфати-ниторы, живущие в нефти. Среди них наиболее распространены Vibrio desulfuricas и Vibrio thermodesulfuricas.
Многочисленные анализы вод нефтяных и газовых месторождений показали, что их общая минерализация колеблется в довольно больших пределах. Например, в Грозненском районе она составляет 6,3%, в районе Баку достигает 17% и т. д.}
Подземные воды нефтяных и газовых месторождений играют двоякую роль. При эксплуатации месторождения они могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние. Положительная роль воды проявляется в случае использования законтурного заводнения (рис. 82). Обычно нефтяная залежь подпирается краевыми (контурными) водами, которые создают определенное пластовое давление. На начальной стадии эксплуатации месторождения скважины, вскрывшие нефтяную часть пласта, фонтанируют. По мере интенсивного отбора нефти давление в пласте постепенно падает, а контур нефть—вода перемещается к своду залежи. Для поддержания высокого давления в нефтяном пласте и продления наиболее экономичного фонтанного периода эксплуатации по периферии залежи (за контуром нефть—вода) бурят нагнетательные скважины, по которым в пласт закачивают воду, восстанавливая тем самым давление в пласте.При наличии подошвенных вод иногда, даже в самом начале эксплуатации месторождения, появляются конусы обводнения, с которыми необходимо вести борьбу (рис. 83). В этом случае подземные воды препятствуют разработке залежи. Они прорываются к скважинам в конусах обводнения, а нефть остается в пласте, и для извлечения ее требуется бурение дополнительных скважин.
!!!!!!!!!!Билет№33) Химический состав подземных вод. Минеральные воды, их типы и происхождение.
Состав подземных вод зависит от многих факторов: от их генезиса и гидродинамического режима; от особенностей характера водообмена и взаимодействия с горными породами; от состава и растворимости горных пород, по которым циркулируют подземные воды.
В процессе циркуляции подземные воды обогащаются различными солями. Суммарное содержание растворимых солей в подземных водах называется общей минерализацией. Гидрохимические типы определяются содержанием основных катионов и анионов. По анионам выделяют три типа вод: 1) гидрокарбонатные; 2) сульфатные; 3) хлоридные и несколько промежуточных (сложного состава): гидрокарбонатно-сульфатные, хлоридно-сульфатные и более сложного состава. По соотношению с катионами выделяются воды натриевые, кальциевые, магниевые и смешанные.
Минеральные воды — подземные воды, имеющие минерализацию более 1 г/л, содержащие специфические микроэлементы и используемые для лечебных целей. По общей минерализации выделяются воды пресные, солоноватые и соленые. По температуре холодные - до 20 "С, теплые - до 20 - 37 °С, горячие - свыше 42 °С. По химическому и газовому составу выделяют щелочные, углекислые, сероводородные, метановые, железистые и радоновые воды.
!!!!!!!!!!Билет№34)Геологическая работа подземных вод. Карстовые процессы и карстовые формы рельефа.
Под карстом следует понимать геологический процесс, преимущественно химического взаимодействия воды и проницаемых, относительно легкорастворимых горных пород, приводящий к разрушению этих пород и образованию в земной коре различных пустот, созданию особого характера движения и режима подземных вод, формированию своеобразного рельефа местности и режима гидрографической сети.
Развитие карста как закономерного процесса должно происходить при определенных условиях: наличия проницаемых и легкорастворимых пород; движения в породе воды; растворяющей способности воды.
В зависимости от состава пород различают карст карбонатный, гипсовый и соляной.
Наиболее широко развит и изучен карст в карбонатных породах — известняках, доломитах, мраморах. Широко процессы карста развиты в Крыму, на Кавказе, на Урале, на территории южной части Сибирской платформы — Иркутском амфитеатре. Известные уче-ные-карстоведы Д.С. Соколов, Н.А. Гвоздецкий, Г.П. Вологодский и другие выделяют несколько морфолого-генетических типов карста, среди которых наиболее типичными и распространенными являются два: открытый карст и покрытый карст.
Карст открытый образуется при выходе растворимых пород непосредственно на дневную поверхность, при этом образуются самые разнообразные поверхностные и подземные формы карста.
Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты толщами нерастворимых или слаборастворимых пород. Процесс карстообразования протекает в глубине, а на поверхности образуются карстовые суффозионные воронки и неглубокие поноры.
!!!!!!!!!!!!!!Билет№35)Отложение подземных вод.
Подземные воды откладывают осадки на поверхности земли у выходов источников и в недрах пустот в земной коре.
Осадки, откладываемые источниками па поверхности земли.
К осадкам, которые откладываются источниками на поверхности, относятся известковые и кремнистые туфы, поваренная соль, железные и марганцевые руды.
Известковый туф состоит из СаС03. Он выделяется известковистыми, щелочными и углекислыми источниками, в воде которых в растворенном состоянии находится Са(НС03)2. При появлении воды на поверхности земли избыток углекислоты уходит в атмосферу. В результате выпадает СаС03. Выпадению его благоприятствуют уменьшение давления и понижение температуры, а также гниющие остатки животных, листья, ветки растений и т. д. Если в воде такого источника подержать некоторое время ветку с листьями, они покроются беловатым налетом СаС03 .
Известковый туф со сравнительно крупными пустотами называется травертином.
Плотные разновидности известковых туфов напоминают накипь на дне и стенках чайников, паровых котлов и водопроводных труб.
По склонам Машука, у Пятигорска, мощность известкового туфа достигает 9О м. Он прослеживается на площади длиной до 6 км и шириной, 4,5 км. Здесь известно до 50 источников, из которых в год выделяется около 1800 т известкового туфа. В районе Нарзана их выделяется до 20 т в год. Известны мощные отложения известкового туфа по Военно-Грузинской дороге. В Ленинградской области он встречается в районе Гостилиц и Гатчины. Известковый туф иногда обладает некоторой радиоактивностью.
Кремнистый туф состоит из водной окиси кремния (SiO2*nН20). Он выпадает из горячих вод ювенильных источников, например гейзеров. Кремнистый туф гейзеров называется гейзеритом. Гейзерит — пористая порода белого цвета, иногда приобретающая от примеси других солей бурые, красные, синие оттенки.
Поваренная соль. Соляные источники, дающие воду с большим содержанием NaС1, откладывают в результате испарения воды поваренную соль. Ее отложения известны в Старой Руссе, Кировской, Пермской и других областях.
Железные и марганцовые руды. Известны целые пласты бурых железняков (лимонитов), связанные с деятельностью подземных вод. Они образуются в местах впадения источника с водой, содержащей вакисные соли железа, например FeCOs или FeS04, в море или озеро.
Вместе с рудами железа таким же путем образуются и залежи марганцовых руд. Аналогичным образом железные руды образуются и в болотах, через которые протекают воды, обогащенные закисными солями железа. Так образуются болотные железные руды, бобовые руд ы.
Ж е л е з и с т а я плен к а на поверхности воды, особенно в болотах, напоминает нефтяную или масляную пленку. Местные жители нередко принимают ее за нефтяную. Железистую, нефтяную и масляную пленки легко различить, ударив по ним прутиком. Железистая пленка разбивается на ограниченные прямыми линиями отдельности, масляная или нефтяная расходятся кругами.
Ж е л е з и с т а я плен к а на поверхности воды, особенно в болотах, напоминает нефтяную или масляную пленку. Местные жители нередко принимают ее за нефтяную. Железистую, нефтяную и масляную пленки легко различить, ударив по ним прутиком. Железистая пленка разбивается на ограниченные прямыми линиями отдельности, масляная или нефтяная расходятся кругами.
Выпадение ил раствора любого химического соединения при ВОДИТ к изменению его концентрации в этом растворе. Через некоторое время могут наступить условия насыщения раствора каким-нибудь другим соединением. Оно начинает выпадать из раствора также по периферии пустот. В конце концов пустоты окажутся заполненными различными соединениями, располагающимися концентрически от периферии к центру,
Наиболее обычными минералами, выпадающими из водных растворов, являются кальцит, арагонит, кварц, горный хрусталь, халцедон, опал, барит, гипс, флюорит, цирит, марказит и др.
Заполнения пустот имеют самую различную форму. К ним относятся и известковистые журавчики лёссовидных глин.
При описании пещер мы говорили о сталактитах, сталагмитах, колоннах, занавесах, перегородках, сложенных из СаС03, Si02-nH20, GaS04-2H20, FeS2, PbS, которые также являются осадками подземных вод. Кроме того, в результате деятельности подземных вод возникают такие формы заполнения пустот, как секреции и жилы.
С е к р е ц и и — это пустоты, заполненные гидрохимическим путем. По минералогическому составу они резко отличаются от включающих их пород, хотя нередко и являются продуктом их растворения. Рост секреций происходит от периферии к центру. Незаполненная минеральным веществом пустота называется ж е о д о й. На поверхности незаполненных пустот располагаются кристаллы минералов, направленные верхушками в пустоту. Группа одновременно росших и сросшихся (нередко в виде щетки) кристаллов называется друзой.
Большое практическое значение имеют жилы. Подземная вода, циркулируя по трещинам пород, как указывалось выше, выделяет из себя те химические соединения, которые при данных условиях давления, температуры и концентрации других солей насыщают раствор. Трещины, заполненные химическими соединениями, выпавшими из водных растворов подземных вод, называются ж илами.
Подземные воды играют большую роль в перемещении, миграции разнообразных минеральных соединений и отдельных элементов из одних зон земной коры в другие, чаще в более высоко расположенные. Тем самым они осуществляют в земной коре миграцию элементов и минеральных масс.
Жилы часто пересекаются. Они всегда моложе тех горных пород, в которых наблюдаются. Возраст их бывает разным. Естественно, что пересекающая жила моложе пересекаемой.
Билет№36)Образование ледников и их типы. Движение Лада.
В числе других экзогенных факторов значительную геологическую работу совершают ледники. Деятельность ледников также включает эрозию, транспортировку обломков и их отложение. Изучением деятельности ледников занимается гляциолог и я.
Ледники занимают значительное место на Земле. Только на суше они покрывают около 16 млн. км2 (11% поверхности суши), а в полярных областях ледниковый покров распространяется и на мелководную (шельфовую) область моря. Общий объем льда, содержащегося в ледниках, оценивается в 30 млн. км3 (объем куба с длиной ребра 300 км).
Ледники состоят из так называемого глетчерного льда. В отличие от других разновидностей льда (почвенный, речной, морской), возникающих при замерзании воды, глетчерный лед образуется из снега.
Для образования ледника необходимы следующие условия: низкая среднегодовая температура, большое количество осадков, выпадающих в виде снега, а также наличие пологих склонов и впадин, защищенных от солнца и ветра. Условия круглогодичного сохранения устойчивого снежного покрова имеются в странах с холодным климатом и в высокогорных областях различных климатических зон. Высоты, на которых образуются ледники, и разных районах земного шара неодинаковы и зависят от широты местности. Уровень, выше которого снег не успевает растаять за лето, называется снеговой линией. Гипсометрическое положение снеговой линии зависит от климатических условий. При увеличении снегового покрова эта линия перемещается вниз и, наоборот, при потеплении климата и уменьшении количества осадков она поднимается. В полярных районах снеговая линия располагается на высотах, близких к уровню моря (от нуля до 50—70 м), в Норвегии и на Аляске — на высоте 1500 м; и Гималаях и Тибете — на высоте от 5100 до 6000 м. Высота снеговой линии может меняться даже в пределах одного района. На Западном Кавказе, например, который характеризуется обилием осадков, снеговая линия проходит на высоте 2700 м, а на Восточном Кавказе с более сухим климатом — на высоте около 3800 м.
В среднем с уменьшением географической широты местности, при приближении к экватору уровень снеговой линии повышается; на полюсах он приближается к уровню моря (рис. 96). Это и определяет величину площади накопления снега и масштабы образования глетчерного льда — основная его часть (99,5%) сосредоточена в полярных областях и только 0,5% связано с высокогорными ледниками.
«4, |
|
|
С1 |
"3 у |
'3 |
«3 |
з « |
|
"2 |
|
II |
11
^1;;..
Рис. 96. Положение снеговой ли
нии в зависимости от географиче
ской широты местности
Накапливаясь в понижениях рельефа или на вершинах гор, снег за лето не успевает растаять, масса его растет из года в год, он уплотняется и под влиянием суточных колебаний температуры превращается в зернистую массу. Такой уплотненный зернистый снег называется фирном, а область его накопления — фирновым полем. Фирн вновь покрывается снегом, под тяжестью которого продолжает уплотняться, пока со временем не превратится в глетчерный лед. Если 1 м3 свежего снега весит 85 кг, то масса 1 м3 фирна достигает уже 600 кг, а 1 м3 глетчерного льда — 909 кг. Таким образом, на образование одного 1 м3 глетчерного льда расходуется более 11 м3 снега. Средняя плотность глетчерного льда (0,909 г/см3) несколько ниже плотности речного льда (0,917 г/см3). Обусловлено это беспорядочным расположением зерен глетчерного льда, размер которых изменяется от горошины до куриного яйца. Структура речного льда упорядоченная — кристаллы имеют примерно одинаковый размер и ориентированы перпендикулярно к поверхности воды. В отличие от речного и морского льда глетчерный лед не обладает слоистостью, как правило, прозрачен и имеет голубоватый оттенок. Накапливается он в виде масс значительной мощности, составляющих тело ледника. Важным свойством глетчерного льда является его текучесть. Скорость течения ледника зависит от его мощности и крутизны ложа, которое он покрывает. Чем больше мощность глетчерного льда и чем круче ложе, тем значительнее скорость его течения. Обычно она составляет 3—10 м/сут, а крупные ледники движутся со скоростью до 40 м/сут.
У ледников выделяют область питания, где происходит накопление снега и превращение его в фирн, а затем в глетчерный лед, и область стока, по которой движется, стекает глетчерный лед. В зависимости от соотношения областей питания и стока, от размеров и формы ледники подразделяют на три типа: горные (или альпийского типа), покровные (или материкового типа) и промежуточны е.
Горными, или альпийскими, называют сравнительно маломощные ледники высокогорных районов, приуроченные к различного рода депрессиям в рельефе: впадинам, долинам рек, ущельям и т. п.
Такого типа ледники развиты в Альпах, Гималаях, на Тянь-Шане, Памире, Кавказе. Область питания горных ледников выражена отчетливо, имеет форму цирка и находится выше снеговой
липни. Как правило, эта область окружена амфитеатром высоких гребней и пиков. Лед стекает по горным долинам с крутыми склонами, образуя один или несколько ледяных потоков — язык-ов (рис. 97).
Передвигаясь, массы льда производят огромную работу по разрушению горных пород, обработке (вспахиванию и истиранию) поверхности, по которой они движутся, и переносу разнообразного обломочного материала. Движению ледника способствует появление воды в его подошве, образующейся в результате снижения температуры таяния льда при высоком давлении и выполняющей роль смазки для ледяного массива.
Как отмечалось, скорость движения ледника зависит от многих факторов, главными из которых следует считать массу льда
и уклон поверхности, по которой он течет. При одинаковой массе ледника Р (рис. 101) в зависимости от уклона ложа существенно меняются тангенциальная Р{ и нормальная Рп составляющие, которые определяют скорость течения и силу давления на ложе.
Кроме уклона, скорость течения ледника связана с изменениями климата, условий питания, извилистости ледникового ложа. При этом, в частности, центральная часть ледника движется значительно быстрее, чем боковые участки, которые испытывают большее трение о борта долины. Неравномерное движение ледниковой массы обусловливает образование краевых или боковых трещин. Кроме того, в теле ледника под действием боковых напряжений образуются длинные параллельные трещины — к р и -I в с с ы (рис. 102, а). Другим видом нарушения тела ледника ЯВЛЯЮТСЯ поперечные трещины, связанные с деформациями тела ледника при изменении ширины долины или с неровностями в рельефе ложа (рис. 102, б).
Рис. 101. Зависимость скорости течения ледникового языка от уклона:
а — при небольшом уклоне; б — при значительном уклоне. / — ледниковый язык; 2 — пленка воды в основании ледника; 3 — ложе ледника.
При движении льда образуются глубокие борозды (рис. 103, а), исцарапанные, исштрихованные валуны, выровненные, выположенные формы рельефа. Округлые асимметричные блоки со следами ледниковой эрозии называются бараньими
Рис. 103. Результаты ледниковой эрозии:
в - борозды на поверхности коренных пород, проделанные древними ледниками в пре-■Ш1Х современной пустыни Сахары; б — типичная троговая долина, вырытая ледником йо время одной из последних эпох оледенения; в настоящее время долину заполняет
озеро (Англия)
л б а м и, а их скопления образуют ландшафт курчавых ск а л. Долина, по которой движется ледниковый язык с вмерзшими в лед обломками пород, приобретает корытообразную форму с плоскими дном и отвесными боковыми стенками. Такая сформированная языком ледника долина называется трогом (рис. 103, б). Завершается она некоторым повышением коренных •скальных пород, ограничивающих движение ледника и называемых ригеле м .
Билет№37)Ледниковая экзарация. Ледниковые формы рельефа.
Лед производит большую работу по разрушению горных пород, истиранию и выпахиванию той поверхности, по которой он движется, переносу обломочного материала и его отложению. 1 м8 льда весит
920 кг. При толщине льда 100 м каждый квадратный метр ложа ледника будет испытывать давление 92 т. Мощность 100 ж имеют только небольшие ледники альпийского типа, мощность же толщи материковых льдов нередко превышает 1000 м. На дне ледника развивается колоссальное давление, благодаря которому ледник раздавливает и крошит обломки пород ложа, по которому движется (течет).
Рис. ВЗ. Курчавые скалы
Песок, щебень и крупные обломки пород вмерзают в низ ледника. При его движении все это оказывает разрушающее действие на горные породы ледникового ложа. Под давлением вышележащих масс льда обломки пород с силой трутся о дно ложа и стирают его, образуя гладкую блестящую полированную поверхность. Нередко на этой поверхности образуются штрихи, борозды и шрамы значительной величины. Так возникают и с штрихованные валуны искали, бараньи лбы, курчавые скалы и т. д. (рис. 63).
Движущиеся массы льда вместе с вмерзшими в них обломками срывают на своем пути целые скалы, выкапывают обширные долины и котловины, сглаживают резкие контуры гор и коренным образом изменяют рельеф местности. Работа ледника по разрушению и истиранию пород ложа, его выпахиванию называется л е д н и к о во й э р о з и е й.
Ледники альпийского типа в начале своего образования занимают долины, созданные речной эрозией. Поперечное сечение долин, выработанных ледником, часто имеет форму незамкнутой трапеции.
!!!!!!!!!!!!!!Билет№38)Ледниковая транспортировка ледниковые отложения. Типы морен, напорные морены (отторженцы).
Обломочный материал, образующийся в результате деятельности ледников, получил название морены. Темноокрашенные обломки пород, образующие морену, хорошо нагреваются солнцем, способствуют плавлению льда и постепенно погружаются в него. Светлоокрашенные морены, наоборот, отражают солнечный свет и образуют грибообразные воздымающиеся над поверхностью льда формы. Таким образом,
поверхность ледника приобретает довольно сложный рельеф, обусловленный неравномерным нагревом и таянием отдельных его участков (рис. 104, б).
По своему состоянию морены подразделяются на движущиеся и неподвижные. Первые движутся вместе со льдом, а вторые представляют собой обломочный материал, оставшийся на месте после таяния ледника. Неподвижные морены подразделяются на конечные и основные. Неподвижная морена, образовавшаяся у нижней границы ледникового языка, называется конечной.
Рис. 104. Морены, покрывающие поверхность ледника: а — поверхность ледника Цей на Северном Кавказе; 6 — ледник на Аляске
Как правило, конечные морены асимметричны. Край, обращенный к ледниковому телу, более крутой, чем внешний край конечной морены (рис. 105). Иногда они образуют сплошные моренные покровы, среди которых выделяют моренные валы и холмы. При прерывистом отступании ледника может быть несколько конечных морен и каждая из них указывает на положение границы ледника в определенный период.
Основная морена — что отложения, оставшиеся после таяния ледника на всем протяжении троговой долины. В отличие от конечной морены основная морена образуется при постепенном непрерывном отступании ледника, когда граница ледникового языка не фиксируется надолго в определенном положении. Характерной особенностью отложений конечной и основной морен является отсутствие сортировки обломочного материала.
Среди движущихся морен различают поверхностные, внутренние и донные (рис. 106).
Поверхностные морены в свою очередь делятся на поверхностные боковые и поверхностные срединные. Поверхностные боковые морены
обычно образованы обломками горных пород, обрушившихся на поверхность ледника со склонов троговой долины. При слиянии двух ледников из смежных долин боковые морены каждого ледника сливаются и дают начало поверхностной срединной морене.
Обломочный материал находящийся на поверхности ледника, может проникнуть в трещины или Ьть перекрытым новыми порциями снега. Обломки горных пород, включенные внутри тела ледника, образуют внутреннюю морену, которая также может быть либо внутренней срединной, либо внутренней боковой.
Обломки, вмерзшие в подошву ледника, составляют донную морену. Они не только усиливают эрозионную деятельность, но и создают специфические формы ледниковой эрозии: исштрихо-ванные валуны и глубокие борозды в ложе ледника — ледниковые шрамы.
Рис. 105. Схема образования конечной морены
!!!!!!!!!!!!!Билет№39)Водно-ледниковые (флювиогляциальные) отложения и формы рельефа.
Ледниковая аккумуляция непосредственно связана с деятельностью талых ледниковых вод, образующих водные потоки и озера. По фациальному признаку отложения ледниковых вод подразделяются на флювиогляциалъные и лимногляциалъные
Во время таяния ледников с их поверхности, внутренних и донных частей несутся водные потоки, вымывающие обломочный материал из тела ледника. Отложения водных потоков отличаются сортированностью, окатанностью, слоистостью и сложены песчано-гравийно-галечными породами, иногда с включением валунов. Они формируют характерные приледниковые формы рельефа: озы, камы и зандры.
Озы — узкие четковидные гряды с крутыми до 30-40° склонами высотой от 10 до 50 м и выше, вытянутые по направлению движения ледника иногда на десятки километров. Сложены озы типичными отложениями русловых потоков — песком, гравием, галькой, отличающимися неправильной, часто косой слоистостью, широко распространены в районах древних ледниковых оледенений.
Камы — беспорядочно разбросанные холмы с крутыми склонами высотой до 20 м и более. Сложены песчано-гравийными отложениями с горизонтальной или косой слоистостью, в которой встречаются валуны, а иногда ленточные глины. Считается, что Камы формируются у края материковых ледников при их отступании. При этом остаются огромные глыбы «мертвого» льда, между которыми в Котловинах и ложбинах образуются озера. Присутствие ленточных глин и свидетельствуют, что Камы формируются в над- и внутри-ледниковых озерах с застойными водами. Накопленный в озерах: материал откладывается на поверхности основной морены или коренных пород ложа в виде холмов.
Зандры (зандровые поля) — пологоволнистые равнины, образующиеся за грядами конечных морен и представляющие собой слившиеся конусы выноса талых ледниковых вод. Сложены они разнозернистыми отложениями, в которых наблюдается механическая дифференциация материала: сначала разнозернистые пески с гравием и галькой, затем на больших пространствах накапливаются более однородные пески, а в краевых частях конусов, когда скорость потоков минимальна, откладываются тонкозернистые пески, супеси, алевритовые и глинистые частицы. Этот тонкозернистый материал легко подхватывается ветром и переносится на значительные расстояния, накапливая эоловые отложения — лессы. Крупные зандровые поля наблюдаются в Полесье, в бассейнах рек Днепра и Оки
!!!!!!!!!!!Билет№40)Озерно-ледниковые (лимногляциальные) отложения. Подпрудные озера.
Озерно-ледниковые (лимногляциальные) отложения — это осадки приледниковых озер, которые образуются благодаря естественным запрудам - грядам конечных морен или возвышенностям рельефа, встречающихся на пути подледниковых потоков. Площади таких озер могут достигать нескольких десятков и даже сотен тысяч квадратных километров. Характерными отложениями приледниковых озер являются ленточные глины сложенные ритмично переслаивающимися мелкозернистыми песками и глинами. Такая пара слойков и составляет годичную ленту. Летом, в период интенсивного таяния ледника, образуется прослой тонкозернистого песка, а в зимнее время, когда в водных потоках резко уменьшается масса и скорость воды, осаждаются только глинистые частицы, создающие зимний прослой. Многократно повторяющиеся годичные ленты называют ленточными глинами. Ленточные глины используют для определения их возраста (в годах и столетиях), длительности накопления, времени существования озер и скорости отступания ледника.
!!!!!!!!!!!Билет№41) Оледенения в истории Земли. Причины оледенений.
Детальное изучение ледниковых отложений позволило установить важнейшее свойство оледенений — их периодичность. Практически все континенты нашей планеты в разное время в значительной мере, а иногда и целиком, покрывались мощными ледниками.
В настоящее время в истории Земли выделяется четыре крупных оледенения: докембрийское; позднеордовикское; пермско-каменноугольное; кайнозойское.
Первое, самое древнее докембрийское оледенение — нижнепротерозойское — произошло около 2,5 млрд. лет назад. Следы его сохранились в Канаде, Южной Америке, Южной Африке, Карелии, Индии, Австралии в виде тиллитов, штриховок и отполированного ложа, оставленного движущимися ледниками.
Второе, верхнепротерозойское оледенение (1,5 млрд. лет назад) оставило следы в экваториальной и Южной Африке и в Австралии.
В конце протерозоя, в венде (620—650 млн. лет назад) произошло третье докембрийское наиболее грандиозное - скандинавское оледенение. Следы его обнаружены почти на всех материках, начиная от Шпицбергена и Гренландии и кончая экваториальной Африкой и Австралией.
В палеозое было два оледенения.
Первое оледенение началось в ордовикский период 480 млн. лет назад и продолжалось до силура в течение 40 млн. лет. Ледниковые отложения этого возраста найдены в Южной Америке, в Африке — па территории Марокко, Ливии, в Испании, Франции и Скандинавии. По результатам реконструкции древнего континента Гондваны, центр оледенения (Южный полюс Земли в те времена) находился вблизи западного побережья центральной Африки, и площадь оледенения составляла более 21 млн. км2, что в 1,5 раза превышало площадь современной Антарктиды.
Второе оледенение палеозоя, которое иногда по масштабности охвата огромных территорий (оно охватило почти все страны южного полушария) называют великим — пермско-каменноугольное (или гондванское), началось в карбоне и продолжалось до конца пермского периода. По современным определениям абсолютного возраста, оно длилось около 100 млн. лет. Считают, что центр этого оледенения находился на территории Южной Африки. Его следы в виде толщ тиллитов, мощность которых достигает 1000 м, бараньи лбы, штрихованные скалы присутствуют па территории Африки, Южной Америки, Австралии, Индии, Антарктиды, которые входили в состав когда-то единого континента - Гондваны.
Многократное повторение оледенений в истории Земли, многообразных по продолжительности и масштабам охватываемых территорий не вызывает сомнений. Причины же этих явлений остаются еще не совсем разрешенными и при всей своей многочисленности могут быть объединены в две группы, которые подразделяются на: 1) эндогенные (или тектонические, связанные с процессами внутренней динамики Земли); 2) экзогенные, или атмосферно-космические, связанные с процессами, происходящими за пределами литосферы.
Эндогенные причины
1. В настоящее время гипотеза глобальной тектоники плит приобрела статус парадигмы и вряд ли у кого вызывает сомнение распад древнейших суперконтинентов и перемещения литосферных плит. При этом континенты постоянно изменяли свое положение по отношению к полюсам и экватору. В те периоды, когда в приполярных районах находилась материковая суша, на континентах происходили оледенения. Так было в позднем ордовике, в пермокарбоне и в плейстоцене. Совсем иной, более теплый климат на всей планете устанавливается в те периоды, когда на полюсах Земли находились океаны. Вода поглощает солнечное тепло и, обладая большой теплоемкостью, обогревает планету.
2. Еще одной причиной оледенения может служить изменение рельефа Земли, соотношение возрастающих площадей материков и сокращения океанов, появление новых горных сооружений. И в объяснении этой причины тоже невозможно обойтись без концептуальных позиций тектоники плит. Расширение площади континентов происходит в зоне активных океанических окраин путем присоединения островных дуг. Высочайшие горные сооружения Альпийско-Гималайского складчатого пояса возникли в процессе закрытия палеоокеана Тетис и столкновения Евроазиатской и Африканской плит. Складчатые сооружения Центрально-Азиатского складчатого пояса образовались при закрытии Палеоазиатского океана. Уральский пояс тоже возник на месте прежнего океанического бассейна. Эти глобальные процессы, коренным образом меняющие лик Земли, вызывают изменения в океанических течениях и циркуляции ветров, что определяет изменение климата. Известно, что с подъемом на каждые 100 м в верхние слои атмосферы температура воздуха снижается на 0,6°С. И если вновь сформировавшиеся горные сооружения не вышли за пределы хионосферы, то это приведет к образованию горных ледников, что может повлечь за собой и материковое оледенение.
Экзогенные причины
1. Одной из общепланетарных причин похолодания на Земле может быть изменение угла наклона земной оси по отношению к плоскости орбиты, что соответственно меняет место расположения полярных областей. Также некоторые исследователи считают причиной периодического изменения климата периодическое изменение расстояния между Землей и Солнцем. Период, когда Земля находится в перигелии (от греч. пери — около), — в точке, ближе всего расположенной к Солнцу, должен быть коротким и теплым, а период нахождения Земли в афелии (от. греч. афе — вдали), когда Земля наиболее удалена от Солнца, должен быть более продолжительным и холодным. На основании этих данных югославский геофизик М. Миланкович построил кривую, согласно которой выделяются четыре крупные оледенения в позднем кайнозое, более или менее совпадающие с оледенениями, выделенными геологами.
2. Изменение состава и прозрачности атмосферы. Существует гипотеза шведского физика Аррениуса, которая связывает изменение климата с изменением содержания в атмосфере углекислого газа. Увеличение содержания углекислого газа вызывает явление парникового эффекта, что приводит к повышению температуры. Источником поступления углекислого газа в атмосферу может служить активная вулканическая деятельность и потому периодам ее оживления должно соответствовать потепление климата. С другой стороны, вулканические извержения, сопровождаемые выбросом огромных количеств пепла, препятствующего проникновению солнечных лучей, могут вызвать похолодание.
!!!!!!!!!!!!!Билет№42)Многолетнемерзлые породы и их распространение. Деятельный слой, криолитозона.
Многолетней, или вечной мерзлотой называют слой горных пород, находящийся в поверхностных частях земной коры и характеризующийся отрицательной температурой. Этот слой сохраняет отрицательную температуру в течение длительного отрезка времени от нескольких лет до нескольких тысячелетий.
Области земной поверхности, занятые многолетней мерзлотой, составляют 25% всей суши. В России область многолетней мерзлоты занимает 10 млн. км2, или более 50% всей площади страны.
Многолетняя мерзлота изучается специальной наукой — мерзлотоведением, или геокриологией. Сеть научно-исследовательских мерзлотных станций охватывает всю область распространения мерзлоты на территории России.
Основоположник научного мерзлотоведения М. И. Сумгин подразделил область развития многолетней мерзлоты на территории России на три зоны.
1. Зона сплошной многолетней мерзлоты. Располагается целиком в пределах азиатской части страны, большая часть ее — за Полярным кругом. Южная граница проходит через Игарку, Туруханск и Вилюйск. Мощность многолетнемерз-лых толщ в этой зоне достигает 700 м и более.
2. Зона таликовой мерзлоты. Опоясывает зону сплошной мерзлоты и располагается как в азиатской части России, так и в северо-восточной части Европейской России, в том числе и на Новой Земле. В этой зоне на фоне мерзлоты выделяются острова талой почвы.
3. Зона островной мерзлоты. Охватывает горные районы Дальнего Востока и Восточной Сибири, северные район Западно-Сибирской низменности и Европейской части России. Здесь среди талой почвы выделяются острова многолетней мерзлоты.
Кроме выделенных зон, отмечаются также области с многолетней мерзлотой в высокогорных районах.
В зоне многолетнемерзлых пород по температурному режиму принято выделять три слоя: надмерзлотный, мерзлый
и подмерзлотный.
Надмерзлотный слой иначе называют сезонно-талым, или. деятельным слоем. В летний период этот слой оттаивает. Температура его меняется от положительной до отрицательной в зависимости от времени года. Мощность деятельного слоя зависит от климата, рельефа и других факторов и может колебаться от 0,5 до 2,5 м и более.
Мерзлый слой характеризуется постоянными отрицательными температурами и имеет мощность в несколько десятков и сотен метров, достигая максимального значения в зоне сплошной мерзлоты (до 1500 м). Такова мощность многолетне-мерзлых пород, обнаруженная в буровой скважине близ Полярного круга в верховьях Мархи, левого притока Вилюя.
Под мерзлотный слой залегает ниже мерзлого и всегда имеет положительные температуры вследствие притока теплоты из недр Земли.
Температурный режим многолетней мерзлоты зависит от многих причин: климата, рельефа, количества атмосферных осадков, хозяйственной деятельности людей и др. В связи с этим мощность деятельного и мерзлого слоев может меняться. Наибольшее значение для сельскохозяйственного использования представляет сезонно-талый слой, так как только при его наличии возможно земледелие в районах распространения многолетней мерзлоты.
!!!!!!!!!!!Билет№43)Виды льда в горных породах в районах «вечной» мерзлоты.
!!!!!!!!!!Билет№44)Типы и характеристика подземных вод в районах «вечной» мерзлоты.
По условиям залегания и распространения в разрезе верхней части земной коры, а также по гидравлическим характеристикам подземные воды подразделяются на почвенные воды, верховодки, грунтовые и межпластовые.
1.Почвенные воды приурочены к почвенному слою, расположенному в зоне аэрации. Они не имеют водоупорного слоя, поэтому находятся в порах и капиллярах почвы как бы в «подвешенном» состоянии. В случае чрезмерного разрыхления и измельчения почвы часть капиллярной почвенной влаги переходит в физически связанную воду. Характерными свойствами почвенных вод являются их сезонный характер, резкие сезонные колебания температуры, наличие микроорганизмов и органических веществ, вследствие чего они имеют желтовато-бурый цвет и гнилостный запах.
2.Верховодка образуется в зонах аэрации в самых верхних слоях земной коры в результате инфильтрации атмосферных осадков и имеет ограниченное распространение. Характеризуется она крайне неустойчивым режимом, появляется, главным образом, в периоды дождей и усиленной инфильтрации и исчезает с наступлением засухи.
Залегает верховодка на линзах водонепроницаемых пород среди водопроницаемых Линзы могут быть сложены моренными суглинками среди песчаных водно-ледниковых отложений или глинами среди аллювиальных песчаных образований.
3.Грунтовые воды расположены ниже зоны аэрации на первом от поверхности водопроницаемом слое, подстилающимся первым от поверхности водоупорным слоем. Порода, насыщенная водой, называется водоносным горизонтом или слоем. Водоносный слой может быть сложен пористыми, трещиноватыми или закарстованными породами. Питаются грунтовые воды на протяжении всего водоносного горизонта за счет инфильтрации и конденсации атмосферных осадков. Поверхность грунтовых вод называется зеркалом, или уровнем грунтовых вод. Расстояние по вертикали от зеркала до водоупорного ложа определяет мощность водоносного горизонта. Уровень и количество грунтовых вод зависят от климатических условий и количества атмосферных осадков и постоянно колеблются. Поэтому в разрезе от поверхности Земли до водоупорного ложа выделяются три зоны: зона аэрации; зона периодического водонасыщения, располагающаяся между минимальным и максимальным уровнями подземных вод; зона постоянного водонасыщения между минимальным уровнем грунтовых вод и водоупорным ложем.
Грунтовые воды движутся, подчиняясь силе тяжести, в сторону понижений рельефа, где происходит их разгрузка в виде нисходящих источников.
Межпластовые воды — это воды, залегающие между двумя водонепроницаемыми пластами. По условиям залегания они могут быть безнапорные и напорные, Межпластовые безнапорные воды встречаются сравнительно редко на приподнятых междуречных массивах в условиях расчлененного рельефа выше базиса эрозии данной местности и выходят в виде нисходящих источников в береговых склонах оврагов, рек и других поверхностных водоемов.
Межпластовые напорные воды — это воды водоносных горизонтов, перекрытых и подстилаемых водоупорами. Они обладают гидростатическим напором, обусловленным разностью гипсометрических отметок уровней области питания, и области разгрузки (дренажа).
Область питания — место выхода водоносного пласта на поверхность, сквозь которое атмосферная влага проникает вглубь и полностью насыщает пласт. Она расположена на наивысших гипсометрических отметках. Двигаясь по пласту, вода достигает других участков выхода пласта на поверхность и на более низких абсолютных отметках самоизливается, образуя восходящие источники. Это область разгрузки (дренажа). Прямая линия, соединяющая области питания и разгрузки, называется линией пьезометрического уровня, определяющей высоту подъема напорных вод. Расстояние по вертикали от кровли водоносного горизонта до этого уровня называется напором. В зависимости от рельефа и высотного положения областей питания и разгрузки в центральной наиболее прогнутой части бассейна создаются условия, благоприятные для образования напора, т. е. самопроизвольного излияния воды под большим давлением. Эта область называется областью напора. Если пробурить скважину в области напора, гипсометрическая отметка устья которой расположена ниже пьезометрического уровня, вода будет фонтанировать, поднимаясь на высоту этого уровня. Такие напорные воды получили название артезианских.
В разрезе артезианских бассейнов выделяются три гидродинамические зоны с различным химическим составом подземных вод.
Первая — верхняя — зона характеризуется активным водообменом с поверхностью и интенсивным устойчивым стоком подземных вод, направленным в сторону речной сети.
Вторая — средняя — зона замедленного водообмена залегает примерно на глубинах ниже активного дренирования подземных вод речной сетью. Третья — нижняя — зона весьма замедленного водообмена залегает на глубине более 800—1000 м.
Билет№45)Криогенные геологические процессы.
В областях распространения многолетнемерзлых пород протекают криогенные процессы, в которых важную роль играют фазовые превращения лед - вода, физические свойства льда как твердого кристаллического вещества и гидродинамический режим подземных вод. Криогенные (мерзлотные) процессы - это физико-геологические экзогенные явления, связанные с промерзанием и протаиванием (как сезонным, так и многолетним) горных пород, содержащих различные формы и виды вод. Среди них можно выделить: образование полигональных повторно-жильных льдов; морозопучение и наледеобразование; морозную сортировку; криогенные склоновые процессы; термокарст. В результате криогенных процессов в областях развития ММП и в меньшей степени - в областях сезонного промерзания грунтов образуются своеобразные криогенные формы рельефа. В формировании большинства этих форм принимают участие не только криогенный процесс, но и другие экзогенные процессы - выветривание, эрозия, абразия и др.Направление, интенсивность и характер проявления криогенных процессов зависят от зональных (климатических) и региональных факторов: геологического строения и направленности экзогенного развития, т. е. соотношения процессов денудации и аккумуляции.
Билет№46)Геологические процессы пучения горных пород в мерзлой зоне литосферы.
Билет№47)Солифлюкция, условия ее проявления и создаваемые формы рельефа.
От латинского solum – земля, почва и fluctio – истечение, вязко - пластичное течение увлажненных тонкодисперсных грунтов на склонах, развивающееся в процессе их промерзания и протаивания. Скорости течения обычно измеряются неск. см в год; иногда при быстрых, катастрофич. сплывах, доходят до сотен м\ч. Причина развития . — снижение устойчивости грунтов на склонах при сильном увлажнении талыми дождевыми водами и уменьшении прочности в результате промерзания и протаивания. С. распространена обр. в области развития многолетнемёрзлых горных пород и локально — области сезонного промерзания. Нанес активна на склонах средней крутизной (8—15°) при наличии слоя дисперсных отложений мощностью не менее 1,0— 2.0 м. Медленная С. развивается преим. выше границы леса и создаёт на склонах специфич. формы микрорельефа потоки и террасы, имеющие в плане языкообразную (параболическую) форму, классич. развития С. — Полярный Приполярный, Урал, Чукотский п-ов, шпицберген, Аляска и ДР.
!!!!!!!!!!Билет№48)Склоновые геологические процессы. Образование осыпей, оползней и обвалов. Коллювиальные отложения.
Деятельность подземных и поверхностных вод и целый ряд других факторов вызывают разнообразные по масштабам и характеру смещения горных пород на крутых склонах берегов рек, озер и морей. По масштабам выделяются мелкие смешения, или оплывины, крупные смещения, или оползни, и внезапное обрушение огромных массивов горных пород, или обвалы, которые обычно происходят в горных районах. Наибольшее значение и широкое распространение имеют оползни. Образованию оползней способствует много причин.
1. Значительная крутизна береговых склонов.
2. Тектоническая трещиноватость — протяженные тектонические трещины способствуют , отчленению громадных блоков породы создают условия для возникновения глыбовых оползней.
3. Эрозионное вскрытие кровли глинистых отложений вызывает резкое размягчение глин и их сдвиг, что в свою очередь приводит к соскальзыванию блоков жестких пород и образованию оползней.
4. Размягчение и пластические течения глинистых грунтов могут усиливаться в результате выпадения большого количества атмосферных осадков и действия подземных вод.
Влияние подземных вод определяется двумя факторами: суффозией и гидродинамическим давлением. В процессе суффозии из водоносного слоя выносятся частицы и растворимые вещества, что приводит к разрыхлению слоя, а его неустойчивость, в свою очередь, усиливается гидродинамическим давлением, создаваемым подомными водами.
Оползневые процессы широко развиты на эрозионно-денудационной равнине Средне-Сибирского плоскогорья Иркутского амфитеатра. Здесь по характеру смещения выделены и описаны три основные группы оползней. К первой группе относятся деформированные склоны, образованные = результате медленного пластического течения (ползучести) глинистых пород. Эти оползни возникают, как правило, в начальной стадии развития оползневого склона, когда эрозией в русле реки или подошвы склона вскрываются глинистые породы. Во вторую групп отнесены такие оползни склона, на которых пластические деформации сменяются сдвигами и скольжением жестких блоков, сколотых с коренного массива по системам тектонических трещин. В третью группу входят оползни сложного строения, представляющие серию блоков, сползающих вниз с запрокидыванием слоев смещенных горных пород в сторону долины. Протяженность оползня вдоль склона составляет около 1,5 км, в глубину склона он распространяется на 100—150 м. Кровля глинистых отложений кембрия, по которым происходит скольжение блоков, приподнята над современным уровнем реки на высоту 8—10 м. Подземные воды приурочены к низам усть-кутской свиты ордовика, а водоупором для них служит кровля глинистых пород верхнего кембрия. Блоки известняков и песчаников отделяются от коренного массива по двум тектоническим трещинам. Смещение пород на поверхности проявляется в виде узких рвов с отвесными стенами глубиной 1—5 м, шириной 2—5 м, следующих тремя-четырьмя параллельными рядами вдоль склонов на расстоянии 10—30 м один от другого. Как правило, основное большинство смещенных блоков наклонено в сторону долины. По-видимому, в настоящее время оползневой процесс приостановлен, так как у подножия оползневого склона образовалась шестиметровая терраса, служащая естественной подпорной стеной. Эта подпорная стена — терраса — не позволяет смещенным блокам запрокидываться в сторону склона, как происходит при развитии оползня у дер. Лыхино.
!!!!!!!!!!!Билет№49)Строение, типы и условия формирования оползней.
По масштабам выделяются мелкие смещения, или оплывины, крупные смещения, или оползни, и внезапное обрушение огромных массивов горных пород, или обвалы, которые обычно происходят в горных районах. Наибольшее значение и широкое распространение имеют оползни. Образованию оползней способствует много причин:
1. Значительная крутизна береговых склонов.
2. Тектоническая трещиноватость — протяженные тектонические трещины способствуют отчленению громадных блоков породы и создают условия для возникновения глыбовых оползней.
3) Эрозионное в скрытие, кровли глинистых отложений вызывает резкое размягчение глин и их сдвиг, что в свою очредь приводит к соскальзыванию блоков жестких пород и образованию оползней.
4) Размягчение и пластические течения глинистых грунтов могут усиливаться в результате выпадения большого количества атмосферных осадков и действия подземных вод.
Оползневые процессы широко развиты на эрозионно-денудационной равнине Среднесибирского плоскогорья Иркутского амфитеатра. Здёсь гидрогеологом Ю.Б. Тржицинским по характеру смещения выделёнья и описаны три основные группы оползней. К первой группе относятся деформированные склоны, образованные в результате медленного пластического течения (ползучести) глинистых пород. Эти оползни возникают, как правило, в начальной стадии развития оползневого склона, когда эрозией в русле реки или у подошвы склона вскрываются глинистые породы. Во вторую групп отнесены такие оползни склона, на которых пластические деформации сменяются сдвигами и скольжением жестких блоков, сколотых с коренного массива по системам тектонических трещин. В третью группу входят оползни сложного, строения, представляющие серию блоков, уползающих вниз с запрокидыванием слоев смещенных горных пород в сторону долины
!!!!!!!!!!!!Билет№50)Происхождение озерных впадин. Движение воды в озерах. Лимноабразия. Обломочные, органогенные и хемогенные отложения озер.
Озера и их происхождение. Озера — это впадины на поверхности суши, заполненные водой. В отличие от внутренних морей они не сообщаются с океаном. Озера размещаются на равнинах, в области предгорий, в горных районах. Наиболее высокогорное в мире озеро Хорпатсо расположено в горах Тибета на высоте 5400 м. Самую низкую отметку имеет Мертвое озеро, уровень которого ниже уровня Мирового океана на 392 м. Площадь озер от десятков квадратных километров до сотен тысяч квадратных километров. Глубина озер варьирует в широких пределах. Тагк, глубина соленого озера Эльтон всего 80 см, а самого глубокого озера мира Байкала—1741 мЛ(табл. 11).
Общая площадь, занимаемая озерами, составляет около 1,8% площади суши, или 2,7 млн. км2. Самые крупные озера мира, сходные по солевому составу и режиму с внутренними морями, называют морями (Каспийское, Аральское, Мертвое). В последние годы значительное распространение получили искусственные озера: пруды, водохранилища. На территории СССР насчитывается 2850 озер, водохранилищ и крупных прудов.
Озера имеют большое народнохозяйственное значение. Они являются источниками пресной воды и водоемами для разведения рыбы. С геологической точки зрения это области накопления минерального сырья: нефти, угля, строительных песков, керамических глин, солей и других полезных ископаемых. Наука, занимающаяся изучением озер, называется лимнологией (греч. Limne — озеро).
По происхождению котловин выделяют следующие типы озер: тектонические, вулканические, ледниковые, пойменные (старич-ные), дельтовые, прибрежно-морские, карстовые, обвальные (плотинные) и эоловые.
Тектонические озера заполняют глубокие провалы в земной коре (грабены) или понижения, образовавшиеся в процессе медленных опусканий земной поверхности. Тектоническое происхождение имеют крупнейшие озера мира: Байкал, Телецкое, Танганьика. Ладожское и Онежское озера — остатки древнего пролива, соединявшего Белое и Балтийское моря. Своим рождением они обязаны поднятиям земной коры и последующей деятельности ледников.
Таблица 11. Площади и глубины крупнейших озер мира
|
|
Наибольшая глуби- |
|
Озеро |
Площадь, тыс. км2 |
на, м |
Абсолютная высота, « |
Каспийское (море) |
394 |
980 |
—28 |
Верхнее |
82 |
308 |
183 |
Аральское (море) |
66 |
68 |
53 |
Танганьика |
33 |
1435 |
773 |
Байкал |
31 |
1741 |
453 |
Ладожское |
18 |
225 |
4 |
Балхаш |
19 |
26 |
340 |
Онежское |
10 |
ПО |
33 |
Иссык-Куль |
6 |
702 |
1609 |
Вулканические озера встречаются в областях распространения вулканов. Они приурочены к кратерам потухших вулканов и понижениям на поверхности лавовых потоков. Вулканические озера известны в СССР на Камчатке, Курильских островах, в Японии, Америке (Анды) и других районах земного шара.
Ледниковые озера образуются на месте ванн выпахивания, в понижениях, возникающих при подпруживании мореной водных потоков. Ледниковые озера широко распространены на равнинах, предгорьях, реже в горных районах. Особенно много ледниковых озер в областях плейстоценового оледенения: в Финляндии, на Кольском полуострове, в Карелии, Белоруссии, Западной Сибири и других районах.
Пойменные, или старичные, -озера возникают на месте отмерших русел рек. Форма их в плане линейно-вытянутая или петлеобразная. Многочисленны старичные озера в поймах Волги, Днепра, Дона и других рек.
Прибрежно-морские озера формируются в прибрежно-морской зоне на месте отделенных от открытого моря заливов, бухт, лиманов (затопленных морем устьев рек). К ним относятся озера Са-сык и Саки у Евпатории (Крым), частично дюнные озера, приуроченные к междюнным впадинам. Дюнные озера встречаются на берегах Балтийского, Северного и Средиземного морей.
Карстовые озера развиты в районах распространения карста. Образуются на месте карстовых провалов, воронок, термокарста, еуффозионных просадок. К карстовым относятся озера Мичеган, Онтарио, Эльтон, Баскунчак, Индер. В карстовых пещерах образуются подземные озера. В Кунгурской пещере на Урале 36 озер.
Обвальные, или плотинные, озера встречаются в горных районах и предгориях. Возникают они при обвалах, вызываемых землетрясениями, или обрушениях выветрелых пород. Значительные массы обломков, загромождая долины горных рек, создают запруды, выше которых скапливается вода. В 1911 г. на Памире в долине реки Мургаб обвалившаяся масса пород похоронила под собой селение Усой вместе с жителями и образовала в долине реки Мургаб плотину протяженностью 5 км и высотой 600 м. Выше плотины скопились воды, образовавшие Сарезское озеро длиной 70 км, шириной 400 м и'глубиной 505 м. К этому же типу относятся и другие озера Памира, некоторые озера Тянь-Шаня, красивейшее на Кавказе голубое озеро Рица.
Эоловые озера возникают на месте дефляционных понижений— котловин выдувания.
Искусственные озера — водохранилища и пруды — по размерам не только не уступают, но в ряде случаев и превосходят многие естественные озера.
Отложения озер. Существенную роль в отложениях озер играют продукты разрушения берегов, обломочный материал, химические осадки, представленные различными солями, соединениями железа, марганца, иногда алюминия. Животные и растения, обитающие в озерах, также служат источником образования отложений. Среди них фораминиферы, моллюски, диатомеи. Многие органические остатки при разложении превращаются в черную илоподобную массу. Соотношение между перечисленными типами осадков в разных озерах неодинаково. Объясняется это тем, что каждое из озер характеризуется специфическими чертами осадко-накопления, обусловленными географическим положением, климатом и другими факторами. Так, во многих озерах вулканического происхождения преобладают химические осадки. Озера, принимающие горные реки, интенсивно заполняются обломочным материалом (Балхаш, Алаколь, Иссык-Куль и др.). Климатические условия влияют на солевой состав отложений. В бессточных озерах аридного климата отлагаются преимущественно галит, гипс, кальций, в озерах гумидного климата — осадки железа, марганца, алюминия. В связи с резкими различиями в составе аридных и гумид-ных отложений озер их подразделяют на осадки пресных и осадки соленых озер.
Осадки пресных озер. Отложения пресных озер разнообразны. Большие водоемы, принимающие воды рек, постепенно заполняются обломочными осадками. В таких озерах химические и органические осадки имеют второстепенное значение. В распределении обломочного материала в озерах наблюдается определенная закономерность. В прибрежной зоне сосредотачиваются грубые обломки: галька, иногда валуны, гравий, песок. С глубиной они сменяются алевритовыми и глинистыми илами. Такая картина характерна для прибрежной зоны Каспийского и Аральского морей, Ладожского озера. Граница между грубообломочными осадками вп илами в Каспийском море прослеживается на глубине 15—20 м, в Аральском — 5—-10, Балхаше — 3 м. Там, где одновременно с обломочным материалом осаждаются остатки фораминифер и известковых водорослей, накапливаются смешанные глинисто-известковые или мергелистые илы.
Осадки соленых озер. Основными причинами высокой концентрации солей в озерах являются: приток в озера минеральных растворов, сухой климат, отсутствие постоянного притока пресных вод. Концентрация солей в озерах может достигать больших значений, особенно при интенсивном испарении воды. Насыщенная солями вода соленых озер называется рапой. При малейшем на рушении равновесия из рапы начинается садка солей. Этот процесс, называемый новосадкой, наблюдается в озерах обычно в летний период. В озере Баскунчак рапа образуется только зимой и весной. Мощность слоя рассола в озере несколько сантиметров, и только в отдельных местах она достигает 0,6 м. В конце весны начинается интенсивное испарение воды и осаждение поваренной соли. С июня по ноябрь озеро высыхает, рапа сохраняется лишь в отдельных понижениях дна.
Воду самосадочного озера, насыщенную солями, называют р а с -со лом или рапой. Состав рапы и ее концентрация зависят от сезонных климатических условий и от состава солей, вносимых в озеро. Во время сильного притока в озеро пресных вод рапа разбавляется и не только не отлагает солей, но и частично растворяет ранее отложенные. Наоборот, во время сильного испарения она насыщается солями. На выпадение солей влияет температура. Зимой выпадают одни соли, летом — другие.
Соленость воды в современных озерах самая различная: небольшая в проточных озерах и довольно значительная в бессточных. Например, соленость Аральского моря равна 1,08% , Каспийского моря до 1,4%, Урмии 21,05%, Мертвого моря 23,75%, Индерского озера 26,15%, Саки 27,10% , Эльтона и Баскунчака 28—42% , Красного лимана (у Перекопа) 37,2%.
Геологическая деятельность озер близка к деятельности морей и обычно уступает ей лишь по масштабам проявления. Для бере-ВВ озер характерна озерная абразия, которая в случае крупных тер (например, Каспийского моря) вполне соизмерима с морской. (Мерные течения транспортируют приносимые в озеро обломки пород; на дне озер происходит накопление обломочных, органогенных и хемогенных пород. Однако отличительной особенностью «мерных осадков является тонкая слоистость, обусловленная томными колебаниями температуры, которые определяют смену условий осадконакопления.
!!!!!!!!!!!Билет№51) Происхождение и типы болот, болотные отложения. Практическое использование озерных и болотных отложений.
Избыточно увлажненные участки земной поверхности с развитой на ней специфической растительностью, на которых происходит процесс торфообразования, называются болотами.
Болота развиваются в области с влажным гумидным климатом и высоким стоянием грунтовых вод. На условия заболачивания местности оказывают влияние климат, рельеф, близость к поверхности водоупорных отложений, препятствующих инфильтрации поверхностных и дренажу грунтовых вод, тип и гидродинамический характер подземных вод, новейшие тектонические движения. Основное условие для заболачивания — избыточное увлажнение и равнинность территории при слабой ее расчлененности. Заболачивание может протекать очень интенсивно, а сами болота могут занимать огромные площади. Болота часто образуются на месте зарастающих озер, на лесных и луговых сильно увлажненных участках, в поймах и дельтах крупных рек и на приморских низменностях.
Болота, возникающие при зарастании мелководных озер, представляют собой стадию старения и умирания озера. Зарастание озера происходит от берегов к центру, при этом образуются торфяники. Осенью, отмирающая растительность накапливается на дне, образуя растительный ил, что способствует отмиранию озера. Постепенно мелководные участки зарастают мелководной растительностью, и прибрежные растения продвигаются к центру водоема. Процесс заканчивается смыканием зон зарастания, т. е, образованием болота.
В глубоких озерах с застойным режимом зарастание происходит по вертикали. На поверхности воды из разнообразной плавающей растительности образуется плавающий ковер, называемый сплавиной или зыбуном. Мощность сплавины постепенно увеличивается, превращая ее в плавающий торфяник, а на дне накапливается слой отмерших растительных остатков. Постепенно накапливающиеся осадки и сплавина смыкаются, и возникает болото.
Образуются болота и на пониженных участках лесов и лугов с постоянным переувлажнением почвы. В результате вымывания питательных веществ из почвы и их недостатка древесная растительность отмирает, сменяясь менее требовательной к минеральным солям — мхами. Моховая дернина, покрывая гниющие растения, перекрывает доступ кислороду, образуется торф и низинный участок превращается в болото.
Часто болота возникают в поймах и дельтах крупных рек — их называют плавнями
В тропиках на морских побережьях с илистыми грунтами образуется своеобразный тип болот — мангровые леса или заросли.
Мангровые леса стоят на высоких ходульных корнях, между которыми накапливаются растительные остатки, превращающиеся в черный ил, обогащенный сероводородом
По местоположению, режиму питания и характеру растительности выделяют верховые, низинные и переходные болота.
Верховые болота образуются на водоразделах и их склонах, на поверхностях речных террас в условиях бедности минерального состава питающих их атмосферных вод
Низинные болота располагаются в пониженных участках рельефа и на месте озер в процессе их заболачивания. Питаются они в основном подземными водами, богатыми минеральными солями. Переходные болота питаются за счет атмосферных и подземных вод с обедненным минеральным составом. Растительность на этих болотах мезотрофная, не требующая обилия питательных веществ, но встречается и другая. Эти болота занимают промежуточное положение между верховыми и низинными.
Наиболее важным результатом геологической деятельности болот является образование торфа. Торф — горная порода органогенного происхождения, возникающая из скопления разлагающихся растительных остатков с примесью минеральных веществ, при недостатке кислорода в процессе биохимической гумификации. Образующийся при этом гумус определяет цвет торфа — коричневый, серый, черный и степень его разложения, а количество минеральных примесей — его зольность.
К болотным отложениям относятся болотные железные руды, главной составной частью которых являются гидроксиды — гетит и гидрогетит. Залегают болотные руды в виде пятен и линз,
иногда образуя прослои значительной мощности. Сейчас болотные руды практически не используются.
Билет№52)Пассивные и активные континентальные окраины и их рельеф.
Континентальные окраины подразделяются на два главных типа. Один из них — это окраины атлантического типа, или пассивные окраины, второй — окраины тихоокеанского типа, или активные.
Окраины первого типа — это непрерывно, с момента образования, погружающиеся края континентов, на которых накопилась мощная толща осадочных отложений, в основном за счет материала, сносимого с суши. Вулканизм и сейсмичность отсутствуют. Окраины атлантического типа (пассивные) образовались в результате раскола древнего материка, расхождения в стороны его половин и погружения отдельных краевых блоков континента ввиду охлаждения океанской коры, а накапливающиеся толщи осадков своим весом способствуют еще большему погружению.
Окраины второго типа характеризуются наличием расчлененного рельефа, присутствием глубоководных желобов, островных дуг с активным вулканизмом и высокой сейсмичностью, иногда окраинных морей, высокой тектонической активностью и присутствием наклоненной от глубоководного желоба под континент зоны гипоцентров (очагов) землетрясений до глубины 700 км.
Из вышеизложенного четко видна разница между двумя типами континентальных окраин. Одна действительно лишь пассивно опускается, вторая испытывает активные тектонические движения и вулканизм. Окраины тихоокеанского типа (активные) распространены преимущественно по периферии Тихого океана, в восточной части Индийского океана и характеризуют, прежде всего, сильно расчлененным рельефом.
!!!!!!!!!!!Билет№53)Рельеф дна океанов.
21 декабря 1872 г. в 10 ч. утра начались промеры глубины океана с океанографического экспедиционного судна «Челленджер», плавание которого продолжалось четыре года. Измерения велись канатом с грузом, и когда ряд промеров соединили линией, то получили рельеф океанского дна. Всего было сделано 500 промеров. В конце 30-х гг. прошлого века, во время знаменитого дрейфа папанинцев на льдине в районе Северного полюса, измерения глубины Ледовитого океана проводили с помощью лебедки и троса с грузом.
Ситуация резко изменилась с изобретением эхолота (рис. 14.17). В 1925-1927 гг. с его помощью был открыт в Южной Атлантике Срединно-Атлантический хребет немецкой экспедицией на «Метеоре». Сотни тысяч промеров, профилей и т. д., сделанных со времени начала применения эхолота, позволили в 1963 г. Б. Хизену и М. Тарп составить подробную карту рельефа Мирового океана.
Распределение площадей по высотным уровням земного шара дает гипсографическая кривая, из которой следует, что средняя высота суши всего 840 м, тогда как средняя глубина океана 3800 м. Из этой же кривой следует, что почти 21 % поверхности Земли занят сушей с высотами меньше 1000 м, а в океанах 53,5 % площади — это глубины от 3 тыс. до 6 тыс. м. Средний уровень рельефа континентов находится на 4600 м выше среднего уровня рельефа дна океанов, что отражает особенности строения континентальной коры (рис. 14.18).
К основным формам рельефа океанского дна относятся: 1) срединно-океанские хребты, 2) континентальные окраины и 3) глубоководные, или абиссальные, котловины.
Срединно-океанские хребты (СОХ) имеют общую протяженность до 60 тыс. км, прослеживаются во всех океанах и обладают средней глубиной около 2,5 км. Как правило, они располагаются в середине океанов, за исключением тихого, где хребет смещен к его восточной окраине. Хребты представляют собой хорошо выраженное пологое сводовое поднятие, возвышающееся над дном глубоководных котловин в среднем на 2 км, имеющее ширину до 1000 км. Обе стороны хребта симметричны и обладают умеренно расчлененным рельефом. Осадочный покров появляется только на флангах хребта, и его мощность постепенно увеличивается в стороны от гребня. По простиранию рельеф хребтов может изменяться, Восточно-Тихоокеанский хребет отличается от всех остальных своей шириной — до 4 тыс. км — и высотой 2-4 км над дном абиссальных котловин, а кроме того, вдоль его оси отсутствует ярко выраженная у других хребтов щель, так называемая рифтовая долина. Еще одной замечательной особенностью срединно-океанических хребтов является огромное количество параллельных разломов, пересекающих хребет перпендикулярно его оси и смещающих осевую рифтовую долину. Такие разломы называются трансформными и нередко представляют собой глубокие ущелья с уступами, крутыми склонами, пересекающими не только сами хребты, но и дно прилегающих глубоководных котловин. Осевые зоны срединно-океанических хребтов обладают повышенной сейсмичностью, неглубоким расположением очагов землетрясений, а в трансформных разломах сейсмически активным оказывается отрезок между двумя смещенными участками рифтовой долины хребта.
Глубоководные котловины расположены между континентальными окраинами и срединно-океаническими хребтами и подразделяются на три типа: 1) плоские и слабохолмистые равнины; 2) подводные возвышенности; 3) подводные одиночные горы и группы гор.
1. Плоские абиссальные равнины в глубоководных котловинах встречаются во многих океанах, они обладают очень ровным дном, шириной до 2 тыс. км, иногда со слабым уклоном, не превышающим 1 м, на сформированной за счет выноса материала с суши.
2. Котловины с подводными возвышенностями или холмами широко распространены в Тихом океане, где занимают до 85 % его площади, хотя встречаются и в других океанах
3. Подводные горы представлены, как правило, вулканами и располагаются либо поодиночке, либо группами, обладают типичной для вулканов конусовидной формой. Основания вулканов погребены под осадочными толщами. Если вулканов много, они могут сливаться в протяженные хребты.
Билет№54)Типы морей. Соленость, химический состав, газовый режим и температура морской воды. Критическая глубина карбонатонакопления.
В морях выделяют три области (рис. 66): нерповую (глубины 0—200 м), б а т и а л ь н у ю (глубины 200—2000 .ад) и а б и с-с а л ь н у ю (глубины свыше 2000 м).
Геологические явления, происходящие в указанных областях моря и соответствующих участках морского дна, различны. Например, в неритовой области моря сказываются волнения, происходящие на поверхности воды. На глубине свыше 200 м они почти не проявляются, и дневной свет, как правило, сюда не проникает. Для этой области характерно довольно значительное давление, которое обусловливает характер населяющего эти глубины животного мира.
Движение воды в море (течения, вертикальная циркуляция, волнения и др.), а также населяющий его органический мир в значительной мере зависят от таких факторов, как температура,
давление, соленость воды и др. Рассмотрим каждый из этих факторов.
Температура воды с глубиной изменяется. В верхних слоях воды температура зависит от места и времени года. С некоторой глубины эта зависимость исчезает.
Средняя годовая температура воды у поверхности океана равна 17,4° С; средняя температура нижних слоев атмосферы вокруг всего Земного шара составляет 14,4° С, т. е. в среднем за год поверхность воды океана на 3° С теплее воздуха.
Отсюда совершенно очевидно, какой запас тепла для нагревания атмосферы зимой представляет Мировой океан (все водное пространство Земли) и какое большое значение имеет преобладание водной площади над сушей.
Рис. моря
66. Области и морского дна.
Области: / — не-ритовэя; II — батальная; /// —
абиссальная. АВ — материковая отмель; ВС — континентальный склон; СД — океаническое ложе; ДЕ - глубоководные впадины.
Температура воды морей и океанов, как правило, с глубиной понижается; скорость понижения температуры с глубиной уменьшается. На дне океанов она держится около +3° С с колебаниями от —2 до +4° С."^
Давление в пределах моря также зависит от глубины. Через каждые 10 м глубины давление повышается приблизительно на 1 ат.
[Соленость (средняя) морской воды равна 3,5% . Это значит, что в 1 л воды растворено 35 г различных солей, т. е. отношение веса всех солей, растворенных в воде, к весу воды равно 0,035.
Соленость воды составляет (в %): в Красном море — 4,3; в Средиземном — 3,7—3,9; в Черном — на поверхности 1,7—1,8, на дне 2,26; в Азовском — 1,1—1,4; в Балтийском — 2—3; в Финском заливе меньше — 0,2; в Каспийском море — 0,5—1,4.
Так как вода в морях и океанах постепенно перемешивается, относительные количества солей, растворенных в ней, сохраняются почти постоянными. Больше всего в морской воде растворено хлоридов, меньше сульфатов и еще меньше карбонатов (табл. 11)/]
Кроме того, в морской воде обнаружены йод, фтор, фосфор, рубидий, цезий, золото и многие другие элементы. В морских организмах находят такие элементы, как медь, свинец, никель, кобальт, барий и др.
Химический состав солей, растворенных в водах Мирового океана и в реках, резко различается как в качественном, так и в количественном отношении (табл. 12).
Таблица 11
Средний состав солей, растворенных в морской воде
Соли |
|
Содержание, % |
Всего, % |
Хлориды: ХаС1 М§С12 |
|
77,8 10,9 |
88,7 |
Сульфаты: Мя804 Са804 К2804 |
|
4,7 3,6 2,5 |
10,8 |
Карбонаты СаСОз |
|
0,3 |
0,3 |
М§Вг2 и др. |
|
0.2 |
0,2 |
|
Всего |
100 |
100 |
Таблица 12
Средний состав солей в водах Мирового океана и рек
|
Солевой состав, % |
|
Соли |
воды Мирового океана |
воды рек |
Хлориды |
88,7 10,8 0,3 0,2 |
6,9 |
Сульфаты |
13,2 |
|
Карбонаты |
79,9 |
|
Прочие |
|
|
|
|
|
Всего |
100 |
100 |
Естественно, что вода в местах впадения в море рек имеет пониженную соленость.Весьма важное значение для организмов, живущих в море, имеют газы, растворенные в морской воде, особенно кислород, присутствие которого обусловливает жизнь на больших глубинах и уравновешивание восстановительных реакций, господствующих на дне моря. (Отношение кислорода к азоту в воздухе, растворенном в воде, равно 1:2, а в атмосферном воздухе 1:4).
В воздухе, растворенном в морской воде, относительно много углекислоты: в 18—27 раз больше, чем в атмосферном воздухе. В присутствии углекислоты карбонаты осадков преобразуются в более растворимые в воде соединения — бикарбонаты.
В Черном море нормальное содержание кислорода прослеживается лишь до глубины 40—50 м. Ниже количество его быстро уменьшается и на глубине 100 м, по М. С. Швецову, составляет не более 15% нормального его количества.
Начиная с глубины 150—200 м, вода содержит лишь следы кислорода. Несколько выше этой границы появляется сероводород, количество которого быстро возрастает книзу. На глубине 500 м содержание его достигает около 4 см3/л воды.
В лишенной кислорода среде широко развиваются бактерии, в том числе денитрифицирующие, разлагающие азотнокислые соединения, и десульфирующие, разлагающие (восстанавливающие) сульфаты.
Билет№55)Морские течения, приливы и отливы, волновые движения, цунами. Органический мир морей и океанов.
По условиям обитания и образу жизни все представители органического мира делятся натри основные группы: планктон, нектон и бентос.
Планктонные организмы— микроскопические морские организмы, удерживающиеся в воде во взвешенном состоянии и перемещающиеся только под действием течения. Среди них выделяют зоопланктон и фитопланктон. К зоопланктону относятся простейшие организмы — фораминиферы, имеющие карбонатную раковину и образующие основную массу органических илов, и радиолярии с кремниевым скелетом, участвующие в формировании различных кремнистых пород — радиоляритов, опок, диатомитов, яшм. Из представителей фитопланктона в современных океанах и морях наиболее распространены диатомовые водоросли, заключенные в кремнистый панцирь, и кокколитофориды — микроскопические одноклеточные водоросли с карбонатным скелетом.
Бентосные организмы расселяются на морском дне и подразделяются на подвижные и неподвижные (прикрепленные ко дну). Бентос подвижный — всевозможные моллюски, ползающие по дну или зарывающиеся в ил (морские ежи, морские звезды и др.). Бентос неподвижный — кораллы, известковые водоросли, мшанки, губки, морские лилии. Наиболее благоприятная обстановка для обитания бентоса существует в области шельфа — на глубине 200 м с доступом кислорода, солнечного света и тепла.
Нектонные организмы имеют органы для самостоятельного передвижения. К ним относятся рыбы, морские млекопитающие, головоногие моллюски и др.
Сообщество представителей органического мира, объединенные единством условий обитания, образуют биоценоз. Массовое посмертное захоронение организмов называют танатоценоз.
Места обитания различных представителей органического мира, их видовое разнообразие и численность в большой мере определяются динамикой среды обитания, ее соленостью и температурой.
В результате подводного землетрясения в открытом океане возникает зона локального возмущения уровня водной поверхности, как правило, над эпицентральной областью. Это возмущение обусловлено быстрым поднятием или опусканием морского дна, которое приводит к возникновению на поверхности океана длинных гравитационных волн, называемых волнами цунами. Длина волн цунами определяется площадью эпицентральной области и может достигать сотни километров и даже больше. Если где-то в океане происходит мгновенное поднятие дна, то на поверхности воды возникает водяная «шляпка гриба» высотой 5-8 м. Затем она распадается с образованием круговых волн, разбегающихся в разные стороны. Иногда в этой водяной «шляпе» наблюдаются всплески, небольшие фонтаны, брызги, появляются навигационные пузырьки. Если какое-нибудь судно попадает в такую зону, то оно подвергается мощным ударам, вибрации и звуковому воздействию, причиной которых являются сейсмоакустические волны сжатия с амплитудой до 15 МПа. Когда волна цунами высотой 5-6 м подходит к отмелому берегу, ее высота начинает возрастать до нескольких десятков метров в силу различных причин. Явление увеличения высоты волны на пологом берегу хороню известно, особенно любителям поплавать на доске перед гребнем волны. Выросшая волна цунами всей мощью обрушивается на пологий берег, сметая все на своем пути, и проникает вглубь побережий иногда на десятки километров.
Билет№56)Морская абразия, поперечное и продольное перемещение обломочного материала, образование прибрежных аккумулятивных форм.
Геологическая деятельность моря в основном сводится к разрушению горных пород берегов и дна (абразия), переносу (транспортировке) получающегося от абразии обломочного материала и отложению осадков, из которых впоследствии образуются осадочные породы морского происхождения. Особенно значителен последний | вид деятельности моря. Процессы абразии и переноса находятся в прямой зависимости от особенностей движения воды, интенсивности и направления дующих ветров, течений, волнений и т.д. Движение воды обусловлено разницами температуры, давления, солености воды на различных глубинах и на разных участках водной поверхности моря.
Движение воды в морях (приливы, отливы и т. д.) в известной степени зависит от планетарного движения Земли (движение вокруг земной оси). В образовании осадков существенную роль играет органический мир, населяющий морскую воду. Характер его также зависит от таких факторов, как температура воды, давление в ней, ее соленость и т. д. Разрушительная работа морей и океанов (абразия) особенно значительна у крутых, обрывистых берегов, где глубина моря сравнительно большая. Во время больших бурь морские волны вместе с течением перекатывают глыбы пород весом до 30—40 т на расстояние до 10—12 м. Во время бурь волны оказывают на поверхность берега давление, достигающее 10—30 т/м2. По отвесным береговым скалам они поднимаются иногда на высоту до 20 м и затем низвергаются обратно в море.
Естественно, что горные породы морских берегов разрушаются от морских волн не с одинаковой скоростью. На эту скорость влияют крепость пород, их структура, текстура и характер залегания (тектоника береговых участков земной коры). Характерно, что максимальная скорость разрушения берега наблюдается в том случае, когда осадочные горные породы падают в сторону материка, и минимальная, когда они падают в сторону моря. При горизонтальном залегании пород скорость будет средней. Породы трещиноватые, слабо сцементированные, разрушаются быстрее, чем массивные, сцементированные.
Груды глыб и обломков пород, возникающие у береговых склонов, на некоторое время защищают береговые скалы и утесы от дальнейшего разрушения. Набегающие волны разбиваются о них и в значительной степени растрачивают свою кинетическую энергию. Глыбы и обломки в конце концов разрушаются, и морские волны с полной силой вновь начинают разрушать крутые, обрывистые берега.
В результате ударов морских волн о берег образуется в о л н о-прибойная терраса.
На рис. 67 показан вертикальный профиль через крутой берег сравнительно глубокого моря. МЫ — уровень моря при приливе; КЬ — уровень его при отливе. Во время бурь и штормов морские волны, ударяясь о берег, разрушают его. Вдоль берега образуется выемка, называемая волноприбойной нишей, которая постепенно растет внутрь материка. Породы, нависающие над выемкой, вследствие процессов выветривания, собственного веса, работы подземных вод и других причин постепенно обрушиваются и превращаются в глыбы и обломки, которые в свою очередь подхватываются волнами и течением и продолжают дальнейшее разрушение берега. Линия АВМК — первоначальный склон берега; линия АСDF — новый склон берега; FЕR —- волн опр ибо йная терраса. Эта терраса бывает сложена коренными породами, часто на ней залегает обломочный материал, получающийся от разрушения берега, в виде глыб, гравия, гальки, щебня, песка и ила.
Волноприбойная терраса постепенно увеличивается в сторону берега, достигая иногда ширины 2 км. Глубина ее соответственно изменяется от нуля в точке Р до 20 м в точке В. Скорость роста волноприбойной террасы по мере ее расширения вследствие трения воды о дно уменьшается. В дальнейшем почти и вся кинетическая энергия прибоя начинает расходоваться на отложение осадков.
Если участок земной коры, где формируется волноприбойная терраса, испытывает эпейрогеническое опускание, последняя постепенно переходит в шельф (материковую отмель). Глубина шельфа достигает 200 м и более; ширина бывает самой различной и местами по берегам северных полярных морей достигает 400—600 км. Моря, покрывающие шельф, называются эпикот и н е н т а л ь н ы м и.
Рассмотрим конфигурацию морских берегов. Различают берега атлантического и тихоокеанского типов. Первые сильно изрезаны и характерны для Атлантического океана, вторые, неизрезанные, образующие в плане более или менее плавные линии, характерны главным образом для Тихого океана. Берега того и другого типа могут быть у одного и того же моря.
Берега атлантического типа возникают там, где они сложены породами различного петрографического состава, неодинаковой крепости, различной способности к сопротивлению процессам выветривания и разрушительной работе морского прибоя. В противном случае образуются берега тихоокеанского типа.
На характер берегов оказывает большое влияние их тектоника. В том случае, когда оси антиклинальных и синклинальных складок ориентированы примерно параллельно общему направлению морских берегов, возникают берега тихоокеанского типа. Если же оси указанных структур ориентированы примерно перпендикулярно общему простиранию берегов, возникают берега атлантического типа.
Билет№57)Типы морских осадков.
К шельфу относится не только материковая отмель, но и та часть суши, которая заливается водой во время приливов и отливов. Эта сравнительно узкая часть береговой полосы называется л и т оральной областью (литоралью). Ширина ее достигает иногда 1—1,5 км.
В литоральной области возникают так называемые береговые вал ы из гальки, песка, битой ракуши, напоминающие дюны. Часто возле них наносится древесный материал (стволы, корни деревьев). Валы возникают на расстоянии наибольшего набегания волн на низкие берега. Их высота 1—5 м, ширина до 10—12 м.
Между берегом моря и береговым валом располагается различной ширины полоса, называемая пляжем, покрытая песком и илом, получающимся в результате перекатывания, перемывания, перетирания обломочного материала морскими волнами.
На поверхности песчано-илистых отложений нередко наблюдаются мелкие параллельные углубления, отражающие волнение воды, называемые рябью (ripple marks). Такая рябь хорошо известна и в ископаемых осадках древних литоральных областей. В этих осадках можно видеть иногда следы животных, птиц, ходы червей, трещины усыхания (на глинистых осадках) и т. д.
К литоральной области морей относятся также низменные побережья в затишных заливах и бухтах, покрытые илом и песками. На таких побережьях в субтропических и тропических областях часто возникают болота со своеобразной растительностью, приспособленной к жизни в зоне периодической смены суши и моря. Примером такой растительности могут служить манговые заросл и на юго-востоке Азии, островах Океании, Австралии, западном побережье Африки.
Осадки, откладывающиеся на дне моря, в том числе и на материковой отмели, можно разделить на три основных типа: обломочные (или терригенные), органогенные и химические. Среди обломочных осадков имеются такие, которые состоя главным образом из обломков других пород (галек, глыб, гравия, песка, ила и т. д.), но содержат примесь (иногда значительную) материала органогенного или
химического происхождения (в виде солей, выпавших из растворов, морской воды) или того и другого одновременно. Среди органогенных осадков имеются разности, состоящие главным образом из материала органического происхождения (раковин, остовов, скелетов, панцирей), преимущественно из СаС03 или Si02 • /гН20, с примесью (часто весьма значительной) обломочного или химического материала пли того и другого одновременно. Среди осадков химического происхождения имеются такие, которые состоят главным образом из разнообразных солей, выпавших из растворов морской воды, и содержат примесь обломочного или органогенного материала или того и другого одновременно.
В пределах шельфа откладывается главная масса осадков, из которых впоследствии образуются осадочные горные породы. Скорость отложения осадков в пределах континентального склона, а тем более океанического ложа во много раз меньше скорости отложения осадков в пределах шельфа. Среди осадков шельфа первое место по распространенности, разнообразию и мощности занимают обломочные, второе органогенные, третье химические. Последние в чистом виде откладываются лишь на самых прибрежных участках моря и лагунах (морских заливах, отделенных от моря подводным барьером).
На континентальном склоне и океаническом ложе наиболее широко распространены органогенные осадки, в меньшей степени обломочные и, наконец, химические.
Обломочные (терригенные) осадки подразделяют на грубообломочные, песчаные и илистые. В результате процессов цементации из них образуются соответствующие обломочные осадочные породы.
К грубообломочным осадкам относятся щебни, валуны, галечники, гравий; из них образуются брекчии и конгломераты. Среди песчаных осадков выделяют грубозернистые, крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые; из них образуются соответствующие песчаники. Из илистых осадков впоследствии образуются алевриты и глины.
К органогенным осадкам относятся ракушечники, детритусовые накопления, коралловые постройки и органогенные илы.
Р а к у ш е ч н и к и — это скопления раковин различных организмов. Их делят на танатоценозы и биоценозы.
Под танатоценоза ми понимают накопления раковин организмов, принесенных течениями или прибоем с различных участков моря и его дна. В состав танатоценозов входят раковины организмов разнообразных видов. Здесь можно увидеть «пришельцев» и из удаленных участков моря.
Биоценозами называют накопления твердых частей организмов, живших в том месте, где встречены биоценозы. Примерами биоценозов могут служить устричные банки, водорослевые, коралловые и мшанковые рифы. Биоценозы играют важную роль в установлении физико-географических условий, существовавших на месте их обнаружения в прошлые геологические эпохи.
Детритусовыми накоплениями (или д е т р и-т о м) называют осадки, состоящие из обломков разнообразных раковин организмов, смешанных с песком, гравием и т. д.
Коралловые постройки представляют собой типичный биоценоз, характерный для шельфовых областей.
Кораллы — это класс морских животных, принадлежащих к типу кишечнополостных. В этом чрезвычайно многочисленном классе насчитывается около 6000 видов разнообразных кораллов размером от нескольких миллиметров до 1 ж. Подавляющее большинство видов образует колонии. Известно несколько подклассов кораллов. Они существуют на Земле с ордовикского периода. Многие подклассы (четырехлучевые кораллы и ругозы, табулаты) вымерли в пермском периоде. В настоящее время, начиная с триасового периода, живут шестилучевые кораллы. Кораллы имеют мягкое мешкообразное или трубчатое тело, одним концом приросшее к скалистому дну или какому-нибудь подводному предмету — раковине, постройке более старых, уже отмерших кораллов и т. д. На другом конце тела расположено ротовое отверстие, переходящее в короткую трубку, свободно открывающуюся во внутреннюю полость тела и разделенную на камеры лучисто расходящимися перегородками. Над этими камерами вокруг ротового отверстия располагается венец подвижных, способных сокращаться и втягиваться щупалец, которыми животное захватывает пищу. Тело коралла, включая и лучисто расходящиеся перегородки, выделяет твердые известковые пластинки образующие как бы скелет животного.
Различают коралловые рифы береговые, барьерные и кольцеобразные (атолл ы).
Коралловые рифы, а также продукты их разрушения в современных морях и океанах наблюдаются между 20° с. ш. и 20° ю. ш.
Общая площадь распространения коралловых рифов, коралловых песков и других продуктов их разрушения на дне современных морей и океанов составляет около 6 млн. км2. Из коралловых построек возникают впоследствии коралловые известняки. Они известны среди пород различных геологических эпох. По ним можно в значительной мере судить о климатических условиях, существовавших в местах их нахождения в соответствующие геологические эпохи.
Кроме коралловых, известны мшанковые и водорослевые рифы. Водорослевые рифы слагаются продуктами выделения водорослей. Кроме того, известны рифы, построенные в древние геологические эпохи вымершими организмами: археоциатами, строма-топорами и др.
Органогенные илы образованы из тонких и мельчайших раковин морских организмов — планктона, в большом количестве падающих на дно моря. Эти илы состоят из СаС03 или из Si02 • nН20.
Известковые органогенные илы свойственны морям с теплой, соленой и прозрачной водой, а кремнистые — морям с холодной, мало соленой и мутной водой.
Органогенные илы накапливаются на всех участках морского или океанического дна. Широко распространены они и в пределах шельфа. Из этих илов в результате процессов диагенеза1 образуются разнообразные известняки, кремнистые сланцы и другие органогенные осадочные горные породы.
К органогенным осадкам, связанным с морем, относятся сапропелевый и другие обогащенные битумами илы в пределах лагун, о чем было сказано выше.
£К химическим осадкам относятся отложения углекислого кальция, окислов железа (бурого железняка или лимонита), марганца, кремнезема, хлористого натрия, гипса, ангидрита, калийных солей, сульфатов натрия и магния и т. д.
Химические осадки в чистом виде откладываются на некоторых узких участках прибрежного дна, но главным образом в лагунах, в тех случаях, когда в последние не впадают реки, и они расположены в областях с резко выраженным континентальным климатом.
Уровень лагуны вследствие усиленного испарения в ней воды обычно чуть ниже уровня открытого моря, поэтому возникает течение от моря в сторону лагуны. Соленая морская вода в лагуне испаряется, растворенные в ней соли увеличивают концентрацию солей в воде лагуны. Соленая вода как более тяжелая опускается на дно лагуны, но уйти в море не может из-за подводного барьера. Наступает перенасыщение раствора и из него выпадают на дно лагуны разнообразные соли: NaCl, Na2S04, CaS04, MgC03, СаС03, Si02X XnH20, FeC03 и др. Порядок их выпадения зависит от температуры воды, наличия в растворе других солей и их концентрации. Классическим примером лагуны, в которой в настоящее время образуются химические осадки, является Кара-Богаз-Гол.
На дне некоторых лагун, а иногда прибрежных областей моря •откладываются оолиты из CaC03, SiO, • nН20, А1203 • nН20, FeC03, Fe203 • nН20 и т. д.
Оолиты представляют собой мелкие шарики (типа икры) концентрического сложения, состоящие из указанных выше химических соединений. Такие образования накапливаются в настоящее время в Красном и Каспийском морях и в других местах.
Билет№58)Типы зональности в накоплении морских отложений.
Закономерности распределения генетических типов донных осадков и характер их соотношения в различных зонах морей и океанов подчиняются, по данным Л!П. Лисицына, следующим типам зональности:
1) климатическая „зональносхъ..-— каждая климатическая зона в силу специфических особенностей протекания экзогенных процессов, развития и характера речной сети поставляет свойственные для нее типы осадков, характеризующиеся определенным литологичес-ким составом и размерностью;
2) верти кал ьнзя-зшшльноеть определяется изменением глубин и выражается в уменьшении размерности обломочного материала. Особое значение этот тип зональности имеет для осаждения биогенных, особенно карбонатных осадков, которые из-за физико-химических особенностей водной среды могут осаждаться только до определенных глубин;
3) циркумконтинентальная зональность зависит от степени удаления областей :сноса~и определяется интенсивностью поступления материала и закономерностей изменения его состава.
Билет№59) Осадконакопление в литоральной и шельфовой областях океана.
Осадки прибрежные, или литоральные. Эти осадки формируются в зоне приливов и отливов, поэтому одним из главных факторов их формирования является гидродинамический режим. Особенности береговой линии, характер берегов и слагающих их пород, количество и состав обломочн6го материала, приносимого с континента, определяют распределение, состав, быструю смену осадков по латерали и вертикали. У высоких обрывистых скальных берегов накапливаются крупные глыбы, галька, гравий, пески. Организмы, здесь обитающие, или прикрепляются к скалам, или высверливают в них укрытия от ударов волн. В небольших бухтах и заливах, защищенных от волн, могут накапливаться в условиях спокойного гидродинамического режима тонкозернистые пески.
На пологих аккумулятивных берегах образуются песчано-алевритовые -отложения, рассортированные то величине обломков и удельному весу, а в полосе прибоя формируются береговые* валы.
На-глинистых побережьях-тропических морей — обширных заболоченных пространствах — появляется мангровый лес, заросли которого сдерживают волны, способствуя накоплению глинистого материала "и больших масс органики.
'Осадки области шельфа, или сублиторальные. Область шельфа (материковая отмель) отличается следующими особенностями, определяющими осадконакрпление: относительно небольшой глубиной и незначительным уклоном дна; неспокойным гидродинамическим режимом (волны, береговые течения и др.), способствующим дифференциации и разносу обломочного материала; богатством и разнообразием органического мира. Здесь накапливаются осадки различных типов: терригенные, хемогенные, органогенные. Тёрригенные осадки занимают меньшие площади, чем следовало бы ожидать при таком обильном при вносе обломочного материала с суши. О.К. Леонтьев объясняет этот факт тем, что большая часть тёррйгенного материала концентрируется на подводной окраине материков. Общая закономерность в распределении терригенных осадков уменьшение размерности по мере" возрастания глубины и отдаленности от континента — осложняется другими факторами. К ним относятся роль течений; характер рек и несомого ими обломочного материала; рельеф в области шельфа и др.
К особому типу относятся ледниковые осадки, захваченные выводными и шельфовыми ледниками и широко распространенные в высоких широтах. Это неотсортированные осадки разнообразного состава, образующие совершенно инородные отложения, не характерные для данной зоны. Особенно широко такие осадки распространены в Антарктиде, общая площадь которых составляет 6,4 млн км2.
Хемогенные, или химические осадки. Среди хемогенных наибольшее распространение имеют карбонатные осадки. Морская вода не насыщена известью, и ее осаждение происходит только при особо благоприятных условиях. На небольшой глубине, на банках, отмелях, вода прогревается до дна и фитопланктон, обильно здесь разваливающихся поглощает, что вызывает пересыщенность раствора, и его осаждение в виде оолитов, или известкового мелкозернистого песка. Оолиты — мелкие концентрические образования, ядром которого может служить обломок, песчинка и др. Примером оолитообразования может служить Багамская банка, где для химического выпадения извести есть все условия: высокая температура воды в течение года, мелководность, значительное поступление извести в морскую воду благодаря широкому развитию кораллов на банках.
Органогенные осадки. В области шельфа широко распространены самые разнообразные организмы, строящие свои раковины и скелеты различных химических соединений "Органогенные карбонатные осадки представлены ракушнякамй, коралловыми рифами и продуктами их разрушения; Особенно широкое распространение на шельфе тропических зон Мирового-океана имеют коралловые рифы.
Билет№60)Морские осадки континентального склона и континентального подножья.
В батиальной области моря осадки накапливаются с несравненно меньшей скоростью, чем в пределах шельфа. Осадки последнего постепенно переходят в осадки континентального склона, состоящие преимущественно из органогенного, а также обломочного и химического материала.
В свою очередь осадки континентального склона постепенно переходят в осадки океанического ложа. На склоне континентов обычно откладываются разнообразные илы, и только в тех местах, где имеются донные течения значительной скорости, — пески и более грубообломочный материал.
В батиальной области господствует мрак и сравнительный покой. Раковины встречающихся здесь организмов обычно тонкие и очень нежные, что объясняется спокойным состоянием воды. Здесь отлагаются синий или темный ил, красный ил, известковый ил и песок, глауконитовый или зеленый ил и песок, фосфоритовый ил.
Накопления глауконитовых илов, песков и фосфорита иногда бывают приурочены к местам массовой гибели организмов. К таким местам относятся вытянутые в виде полос участки морского дна, расположенные под областями соприкосновения холодного и теплого течений. Организмы, живущие в области холодного течения, попадая в соседнюю область встречного теплого течения, массами погибают. То же происходит и с организмами из области теплого течения, попадающими в область холодного течения. Процессы распада вещества тех и других организмов способствуют, по-видимому, образованию глауконита и конкреций фосфорита.
Вулканический пепел и песок попадают на дно моря в результате извержения вулканов и смешиваются с другими осадками. Таким путем возникают вулканические туфы и брекчии. Когда вулканический материал преобладает, образуются толщи осадков вулканического пепла и песка.
Вулканический материал откладывается также в пределах шельфа и на океаническом ложе.
Отложения айсбергов представляют собой разнородный обломочный материал. Глыбы льда, оторвавшиеся от ледников северных и южных полярных областей и попавшие в океан в виде айсбергов, подхватываются океаническим течением и переносятся на южные широты в северном полушарии и северные широты в южном полушарии. Внутри айсбергов всегда имеется обломочный материал (морена). По мере их таяния морена попадает на дно моря. Таким образом, нередко среди однородных, чаще всего тонких осадков континентального склона и осадков океанического ложа залегает грубообломочный неокатанный моренный материал ледникового происхождения. То же можно наблюдать и среди осадков шельфа.