Лекция 8. Склоновые процессы и рельеф

.....План

1. Классификация склонов.

2. Гравитационные склоны.

3. Склоны блоковых движений.

4. Склоны массового смещения чехла рыхлого материала.

5. Делювиальные склоны.

Классификация склонов. Изучение склонов и склоновых про­цессов позволяет установить генезис и историю развития рельефа. Оно важно при прикладных исследованиях, таких как борьба с эро­зией почв, изыскания под строительство сооружений на склонах, поиски месторождений различных полезных ископаемых и др.

Главным действующим фактором является сила тяжести, поэто­му на склонах преобладают гравитационные процессы.

По генетическому признаку склоны подразделяются на эндоген­ные иэкзогенные. Эндогенные склоны образованы в результате тек­тонических движений земной коры, магматизма и землетрясений. Экзогенные склоны - склоны, формирующиеся в результате непосредственного воздействия экзогенных процессов.

Склоны могут быть образованы как за счет выноса, так и за счет накопления материала. В соответствии с этим они подразделяются на склоны денудационные (выработанные) и аккумулятивные. Денудационные склоны в свою очередь можно подразделить на структурные, совпадающие с падением и простиранием стойких пластов, и аструктурные, у которых такого совпадения нет.

Форма склонов может быть прямой, выпуклой и вогнутой. Форма склонов несет информацию о процессах, происходящих на них. Прямой склон связан с воздыманием и активным развитием глубинной эрозии, а вогнутый склон образуется при снижении скорости положительных движений и уменьшении активности эрозионных процессов.

По особенностям склоновых процессов выделяются гравита­ционные склоны, склоны блоковых движений, массового смеще­ния чехла рыхлого материала, делювиальные склоны.

Гравитационные склоны. Эти склоны имеют крутизну 35—40° и более. На них обломки под действием силы тяжести скатывают­ся к подножью склонов. К таким склонам относятся обвальные, осыпные и лавинные склоны. Обвальные склоны возникают в ре­зультате отрыва крупных глыб от основной массы горной породы и перемещения их вниз по склону. Морфологическим результатом обвалов является образование стенок срыва и ниш в верхних час­тях склонов и накопление продуктов обрушения у их подножий. Причинами обвалов могут быть землетрясения, подмыв крутых берегов рекой или морским прибоем, подрезка оснований скло­нов при строительстве дорог. Обвалы могут достигать больших размеров (масса обрушившихся пород измеряется миллиардами тонн). С обвалами связаны природные плотины, перегораживаю­щие дно ущелий. Выше них образуются завальные озера.

Осыпные склоны. Образование осыпей связано в основном с физическим выветриванием. У осыпи различают осыпной склон, осыпной лоток и конус осыпи. Осыпные конусы могут сливаться друг с другом и образовывать сплошной шлейф. Отложения, свя­занны*; с обвально-осыпными процессами называются коллювием. Он характеризуется гравитационной сорти­ровкой - большие обломки накапливаются на удалении от подно­жия склонов, так как обладают большей энергией, чем мелкие.

Лавинные склоны. У лавин выражены лавиносборные пониже­ния, лотки, по которым движется снежная масса, и конусы выно­са. Лавиносборными понижениями служат отмершие ледниковые кары или эрозионно-денудационные водосборные воронки. Ла­винные лотки — это желоба корытообразной формы. Конусы выно­са лавин состоят из снега, перемешанного с обломочным материа­лом. Вытаивая, обломочный материал образует рыхлую толщу.

Склоны блоковых движений образуются при смещении бло­ков горных пород в результате деятельности подземных вод и гра­витации. Крутизна таких склонов колеблется от 15 до 40°. К ним относятся оползневые, оплывно-оползневые и склони отседания.

Оползневые склоны. Процессы оползания связаны с' подземны­ми водами, когда водопроницаемые породы подстилаются водо­упорными породами. Водоупорный горизонт служит поверхнос­тью скольжения, по которой блок горной породы соскальзывает вниз по склону. Факторами оползнеобразования являются:

- геологические особенности строения склона;

- крутизна склона, высота, общая форма склона;

- деформации, испытывающие новейшие и современные движения;

- эрозия, абразия, суффозия и гидродинамическое давление, оказываемое потоком подземных вод на оползневой массив;

- деятельность человека.

При оползании порода дробится и превращается в бесструк­турную массу {агломерат). Скопления оползневых масс у под­ножья склонов называют деляпсием.

При оползании формируется оползневой цирк — денудационная часть оползня, имеющая обычно чашевидную форму, ограничен­ная в верхней части стенкой срыва, оползня и оползневой блок (тело оползня) — вытянутая вниз по склону бугристая или ступенчатая масса пород, иногда с запрокинуты­ми или перекошенными блоками. Она разбита системой баковых трещин. Выход плоскости скольжения на поверхность у подножия оползневого склона называется подошвой оползня.

По типу движения оползневых масс различают: структурные опол­зни — смещение блоков горных пород по поверхности скольжения без заметных нарушений их структуры; пластические оползни — вяз­ко-пластическое течение масс пород. Кроме того, выделяют де-трузивные оползни (или оползни напора), у которых в процессе смещения оползневого тела происходит выдавливание пород в виде вала (детрузивный бугор), оползни сдвига, толкающие ополз­ни, когда движение начинается в верхней части склона и смещаю­щиеся массы сдвигают нижележащие породы; деляпсивные ополз­ни или оползни скольжения, когда движение начинается в нижней части склона, а затем передается верхним частям. Деляпсивные оползни характеризуются вязким течением, в результате которого формируются сплывы - малые оползневые тела. Глубина захвата пород оползневым процессом на склоне называется уровнем опол­зания. У деляпсивных оползней уровень оползания лежит выше базиса эрозии, а у детрузивных - ниже.

Оползни происходят как в плотных скальных породах, если под ними имеется водоупорный — обычно глинистый — горизонт (глыбовые оползни), так и в рыхлых, особенно слоистых. Ополз­невые процессы могут оказать влияние на устойчивость инженер­ных сооружений. Для выявления оползневых склонов большое значение имеет изучение морфологии склонов. Появление бугристости, трещин, террасовидных уступов, свежих стенок отрыва и других форм указывает на развитие оползневых явлений.

Наиболее действенной защитой от оползней является их пре­дупреждение. Чтобы избежать сползания, нельзя допускать: пе­регрузку верхней части оползня, подрезание основания оползня дорогой, водохранилищем, инженерными мероприятиями, до­полнительное увлажнение склона. Этому может способствовать чрезмерный выпас скота на склоне и уничтожение дернины и ес­тественного растительного покрова.

Первым этапом работ по предупреждению опознеобразования должно быть сбор и отведение поверхностных вод. В зоне отрыва уменьшают нагрузку на склон, ослабляя тем самым действие силы тя­жести и повышая силы сцепления горных пород. Существует целый комплекс технических операций: анкерное крепление склонов, раз­рушение плоскостей скольжения, инъекция укрепляющих растворов, фиксация склонов с помощью свай и строительство опорных стенок.

Склоны отседания. Отседание — процесс отделения от отвес­ных и крутых склонов породы по трещинам отседания или боко­вого отпора за счет нарушения равновесия и разрядки внутрен­них напряжений в породе. Отседание приводит к образованию обвалов, глыбовых оползней или осовов - соскальзывание масс породы вниз по склону без их запрокидывания и нарушения внут­ренней структуры (рис. 15).

Склоны массового смещения чехла рыхлого материала. Главный процесс формирования склонов —массовое движение чех­ла обломков. По консистенции склоновые образования могут быть твердыми, пластичными, текучими. Массовое смещение материала происходит на склонах разной крутизны: от 40 до 2—3°. К склонам массового смещения материала относятся солифлюкционные, скло­ны медленной солифлюкции, дефлюкционные и курумовые склоны.

Солифлюкция - это вязкотекучее движение увлажненных грунтов на склонах, развивающееся в результате их промерза­ния, протаивания и действия силы тяжести. Наличие на глубине водоупора в виде мерзлого слоя обусловливает увлажнение про­таявшего слоя. Солифлюкционное течение грунта происходит на склонах разной крутизны, начиная с углов наклона 2—3°. Мощность солифлюкционных потоков составляет 20-60 см. В нижней части склона, где движение потока замедляется, мощность может уве­личиться до метра и более. В результате образуются натёчные солифлюционные террасы и языки. Ширина террас может достигать нескольких десятков метров.

В умеренных широтах происходит медленное вязкотекучее движение грунта, свойственное хорошо увлажненным нижним частям склонов. Этот процесс называется медленной солифлюкцией. Процессы медленной солифлюкции могут происходить даже на пологих склонах, с крутизной в 3-4°. Скорость движения грун­та при медленной солифлюкции - от нескольких сантиметров до десятков сантиметров в год.

Дрфлюкционные склоны. Дефлюкция — медленное смещение грунта при вязкопластических деформациях. Причины движения связаны с изменением температуры, влажности, промерзанием — от­таиванием. Скорости измеряются мм/год. Если скорость движения превышает указанные выше пределы, дефлюкционное смещение может привести к разрыву дернового покрова. Тогда массы дви­жутся уже не в виде медленно сползающего сплошного слоя, а в виде прерывистого сползания отдельных блоков поверхностно­го слоя, напоминающего в миниатюре оползневой процесс. Эта разновидность дефлюкции называется десерпцией. В рельефе выражается микроступенчатостью на склоне. Дерновый покров оказывается разорванным, и на вертикальных гранях ступенек обнажаются почва или кора выветривания. Медленная солифлюкция и дефлюкция образуют характерный микрорельеф на склонах — мик­ротеррасы, бугры, валы и ложбины (делли).

Медленная солифлюкция и дефлюкция объединяются поняти­ем крип (англ. Creep — сползать).

Определенную роль при десерпционных процессах играет увеличение нагрузки на грунт, в частности выпас скота. Скот не только способствует увеличению децерации, но и появлению рельефа «коровьих троп». Используя горизонтальные площадки микроступенек, животные протаптывают тропы. В результате на склоне образуются волнистые микротерраски.

Курумовые склоны. Поверхности, образованные скоплени­ем щебня и глыб, называются курумами. Они образуются в результате физического {морозного) выветривания. Курумы встречаются на склонах разной крутизны и на горизонтальных поверхностях вершин и горных седловин. Поверхность куру-мов неровная.

Линейно вытянутые курумы называют каменными реками. Их длина может достигать 1 км. Ширина — от десятков до сотен мет­ров. Скорости движения каменных рек могут достигать 1,5 м/год, чаще 0,2—0,3 м/год.

Делювиальные склоны. Склоны, на которых перемещение материала происходит в результате струйчатого стока дождевых или талых вод, называют делювиальными (рис. 9). На их форми­рование влияют количество и характер осадков, крутизна склона, механические свойства пород, слагающих склон, степень консер­вации почвы растительным покровом.

Отложившийся материал называется делювием, который образует делювиальные шлейфы мощностью от 1 до 20 м. Для делювия харак­терны однородность, пористость, слабая слоистость, карбонатность, наличие горизонтов погребенных почв. Делювий чаще всего представлен суглинками или супесями.

Делювиальный смыв идет очень интенсивно на пашнях даже при очень малых углах наклона (2-3°). Неправильная распашка склонов, вырубка леса, неумеренный выпас скота резко увеличи­вают интенсивность склоновой денудации.