Природные условия развития солифюкций.

Содержание
Введение.
I. Природные условия развития солифлюкции.
1.1. Принципиальные схемы движения обломочного материала по склонам в областях криолитозоны.
1.2. Геокриологические условия.
1.3. Криогенные формы рельефа (геоморфологические особенности).
1.4. Геологические условия.
II. Солифлюкционные формы рельефа и строение солифлюкционных отложений.
2.1. Солифлюкционные уступы.
2.2. Солифлюкционные террасы.
2.3. Курумы.
2.4. Натечные формы.
III. Солифлюкционное движение рыхлых отложений.
3.1. Медленная солифлюкция.
3.2. Быстрая солифлюкция.
IV. Влияние солифлюкции на инженерные сооружения.
Мероприятия инженерной защиты территорий и сооружений от опасных геологических процессов.
Выводы
Список литературы.

Природные условия развития солифюкций.

2-многолетнего промерзания, испытывающая сезонные колебания отрицательных температур;
3 -многолетнего промерзания, не подверженная сезонным колебаниям температур.
В строении геокриозоны большое значение имеют подземные воды, среди которых выделяются: надмерзлотные – циркулируют в пределах СТС; межмерзлотные; подмерзлотные.
С надмерзлотными водами связаны главные рельефообразующие процессы:
1. Локальное таяние приводит к формированию и развитию таликов – талых зон и толщ талых пород, которые залегают ниже слоя сезонного промерзания и не замерзают в течение года и более. По отношению к толще многелетнемерзлых пород талики могут быть: сквозными – пронизывают всю толщу и ограничены ею только по бокам; - несквозными – лежат на ней; межмерзлотными – приурочены к линзам, карманам и каналам, ограниченным сверху и снизу толщей; внутримерзлотными – линзы.
С развитием и отмиранием таликов связано возникновение бугров пучения, наледных бугров западин.
2. Процессы морозного трещинообразования связаны с формированием, развитием и заполнением морозобойных трещин. Если лед не тает за летний сезон, то сохраняется элементарная ледяная жила, которая подвергается растрескиванию в условиях растяжения. Под воздействием чередующегося таяния и замерзания происходит расширение и углубление морозобойных трещин и разрастание ледяных жил. Глубина морозобойных трещин – от первых см до первых м, может достигать 2-4 м ниже СТС.
Разрастание морозобойных трещин приводит к образованию полигонально-жильных форм. По времени образования они могут быть эпигенетическими и сингенетическими по отношению к вмещающим породам.
3. Процессы пучения – увеличение объема мерзлых толщ – сочетаются с морозной сортировкой и трещинообразованием, особенно в глинистых и супесчано-суглинистых толщах в пределах СТС. Для равнин наиболее характерно образование бугристых форм.
Локальное таяние, вымораживание и пучение, развитие морозобойных трещин приводит к образованию криогенного рельефа. Влияние этих процессов может быть комплексным, а формы - полигенными.
Криогенный рельеф орогенных областей и высоких платформенных равнин.
В расчлененном рельефе разновысотных гор распространен гольцовый рельеф – рельеф обнаженных склонов, подвергающихся процессам физического (особенно морозного) выветривания и активной склоновой денудации. Дессерпция и солифлюкция протекают на фоне морозной денудации; гравитационный фактор – основной источник энергии движения коллювия вниз по склону. Совместное действие криогенных процессов приводит к образованию на склонах натечных и натечно-структурных форм.
Формы, промежуточные и переходные к гравитационным. На склонах с развитием вечной мерзлоты распространены потоки обломочного материала, в плане напоминающие движение рек и ручьев. На относительно пологих склонах (до 10о, чаще 5-7о) возникают каменные или земляные «потоки», «реки» или «ручьи»7.
1.4. Геологические условия.
К наиболее общим факторам, влияющим на развитие склонов, относятся тектонические движения. Поднятие земной коры вызывает врезание потоков - усиление эрозии. Начинается интенсивное углубление долин. Склоновые процессы, менее мощные, не успевают выровнять склоны, и в результате они приобретают выпуклую форму, с увеличением крутизны к руслу потока. Замедление эрозии при опускании земной коры вызывает заполнение долин продуктами сноса, скопление их у подножья склонов, которые, в конце-концов, приобретают вогнутую форму, с постепенным выполаживанием к днищу долины. Впервые вопросы о развитии склонов в условиях одновременно протекающих тектонических движений земной коры были рассмотрены В.Пенком в 1924 г. Им введены понятия восходящего и нисходящего развития рельефа. Идеи В. Пенка о развитии склонов играют большую роль в оценке общей направленности новейших тектонических движений. Важнейшее значение для выработки общей теории эволюции склонов имеет правильное понимание соотношения двух главных типов развития склонов - пенепленизации и педипленизации. Учение о пенепленизации рельефа было разработано В.Дэвисом и основывалось на представлении о неизбежном выполаживании склонов в ходе их развития. Склоновые процессы ведут к более энергичному разрушению верхней части склонов и перемещению продуктов разрушения к их основанию. В результате происходит общее снижение поверхности водораздела, что ведет к выполаживанию и расширению склонов и, в конечном счете, к выравниванию, к переходу страны от расчлененного гористого рельефа к почти равнине-пенеплену. Другой путь развития склонов - путь педипленизации протекает без выполаживания их, в условиях удаления продуктов разрушения от подножий склонов. Как это было показано В.Пенком, а затем обосновано Л. Кингом, склоновая денудация, развиваясь при указанных условиях на всем протяжении склона и происходя в общем равномерно, вызывает отступание склона в сторону водораздела параллельно первоначальной поверхности без выполаживания, что также приводит к выравниванию страны. Педипленизация проявляется в условиях сильных тропических ливней при общем сухом климате, в полярном климате при солифлюкционном оттоке продуктов разрушения, а также всюду, где подножье склона срезается боковой эрозией рек, абразией морей, деятельностью ледников и ветра. Необходимо также учитывать чрезвычайно большую длительность развития склонов, некоторые из которых формируются в течение десятков и даже первых сотен миллионов лет. Это обстоятельство резко повышает роль таких медленных процессов, как выветривание, дефлюкция, которые сами по себе приобретают рельефообразующую роль в тесной связи с климатическими условиями. Таким образом, в формировании склонов решающую роль играет не только тектоника, но также геологические и физико-географические условия, в которых развиваются склоны, в особенности климат и время.
II. Солифлюкционные формы рельефа и строение солифлюкционных отложений
2.1. Солифлюкционные уступы
Солифлюкционные уступы или лопасти (натечные террасы) образуются в большом количестве на склонах. Имеют форму небольшого языка, площадью от нескольких метров до сотен метров, внизу с крутым обрывом; угол поверхности уступа на 5-15° меньше угла склона. Надо дать морфометрическое описание-угол коренного склона, поверхности и обрыва уступа, его площадь, распределение растительного покрова, его разрыв по верхнему краю, заворачивание верхнего слоя под лобовую часть (обрыв); медальоны мелкозема; борозды и ступени на поверхности; надвигание верхних уступов на нижние и поглощение последних. Соотношение снежников и областей развития уступов. Связь с экспозицией (по отношению к ветру и солнцу) и углом наклона склона, коренными породами, увлажнением.
Повидимому, уступы чаще образуются на неровных склонах, а пласты-на ровных. К этому же типу образований относятся мелкие натечные формы-гряды, валы, языки и т. п.
2.2. Солифлюкционные террасы
Солифлюкционные террасы формируются на склонах с чередованием крутых и относительно пологих участков. На последних накапливается солифлюкционный материал, образуя солифлюкционные террасы.
Нагорные террасы относятся к структурным формам. В областях горного оледенения рассматриваются как реликтовые формы рельефа древнего оледенения, возникшие в условиях селективной моделировки склонов ледниковыми покровами. Во внеледниковых областях их образование связывают со скульптурными особенностями строения склонов, выявляющихся при селективном морозном выветривании. По С.Г.Бочу и И.И.Краснову, на Среднем и Северном Урале нагорные террасы возникают на склонах любой экспозиции и часто секут породы различной устойчивости. Подчеркивается их приуроченность к периферическим районам последнего оледенения и к специфическим условиям денудации. Образование нагорных террас объясняется регрессивным разрушением склона в условиях морозного выветривания и суффозионно-солифлюкционных процессов интенсивного выноса мелкозема. Нагорные террасы генетически связаны с условиями вечной мерзлоты и морозного выветривания и возникают совместно с комплексом солифлюкционных натечных и термокарстовых форм.
2.3. Курумы
Особый вид солифлюкционных образований - курумы – дресвяно-глыбово-щебнистые накопления на склонах различной крутизны (от 3-5 до 40-45о), сложенных скальными породами. Образование обломочного материала курумов связано с морозным выветриванием скальных пород, выпучиванием камней из мелкозема и суффозией. Размеры, форма и расположение курумов на местности весьма различны.
В курумах выделяется три основных пояса, закономерно сменяющих друг друга:
- пояс грубообломочного материала, образующегося в результате разрушения скальных пород под действием морозного выветривания, выпучивания (вымораживания) камней из мелкоземистого материала и суффозии;
- пояс подвижных каменных потоков по склонам, днищам пологих ложбин, где происходит активное движение;
- пояс аккумуляции – движение затихает или полностью прекращается, образуются конусы выноса, валы, курумные шлейфы, нагорные террасы.
Движение курумов связывают с гольцовым льдом, который образуется весной в результате проникновения талых вод в основание грубообломочного материала и их замерзания. Этому сопутствует сильное
Рисунок 3. Курумы
переувлажнение тонкодисперсного материала, подстилающего курумы, что может вызвать вязкое течение всей массы покрывающего грубообломочного материала8.
2.4. Натечные формы
Натечные формы - грязевые потоки, возникающие при периодическом таянии коллювия преимущественно тонкого состава. На пологих склонах образуются валы, языки, натеки, оплывины, борозды и гряды различных размеров и очертаний.
Натечные валы часто возникают на участках с обратным наклоном склона: перед выходом устойчивых пород, древних морен и др. препятствий на пути течения солифлюкционного потока.
Натечные языки образуются при движении грязевых или грязекаменных потоков по первичным ложбинам в рельефе или при наличии участков интенсивного таяния, например, связанных с выходом незамерзающих источников грунтовых вод.
Рисунок 4. Натечные формы рельефа.
III. Солифлюкционное движение рыхлых отложений
3.1. Медленная солифлюкция
Медленная солифлюкция бывает аморфной и структурной.
Медленная аморфная солифлюкция развивается наиболее часто при наличии многолетнемерзлого водоупора, способствующего переувлажнению пород СТС. Однако известно солифлюкциоиное течение и пород CMC при наличии глинистого субстрата или сезонного криогенного водоупора. Аморфная солифлюкция наиболее характерна для тундровых ландшафтов с сомкнутым мохово-травяиис-тым покровом. Здесь образуются яркие морфологические формы: солифлюкциоиные террасы, валы, потоки и другие формы, фронтальные уступы которых закрепляются смятым в лежачие складки дерновым покровом. Эти формы характерны для нижних, а иногда и просто выположенных частей склонов, где происходит аккумуляция синкриогенных со-лифлюкционных отложений и образуются солифлюкциоиные покровы. Ненарушенный дерновый покров препятствует солифлюкции. Поэтому процесс образования солифлюкциониых натечных форм имеет пульсирующий характер. Течение активизируется в момент разрывов дернины в тыловой части солифлюкциониых форм. Постепенно оно приостанавливается, и начинается период восстановления сплошности растительного покрова и постепенного нарастания напряжений, который продолжается до нового разрыва дернины и солифлюкционной подвижки отложений СТС. Для развития солифлюкционного течения необходимо, чтобы мощность CTC достигала некоторой критической величины
изменяющейся в зависимости от состава, влажности, угла склона от 30 до 70 см. Поэтому, во-первых, течение грунта начинается и происходит в середине-конце лета; во-вторых, при малой мощности CTC аморфная солифлюкция отсутствует. Поэтому зонально она характерна для тундровой зоны и горных тундр, но отсутствует в арктической и холодной горной пустыне.
Структурная солифлюкция, выделенная как самостоятельный тип Г. Ф. Грависом (1969), типична для территорий с несомкнутым травянисто-моховым покровом и значительными (50-80 см и более) глубинами CTC мелкодисперсных и сильно увлажненных отложений . Этот тип солифлюкции связан с полосчатыми типами «структурных грунтов», как содержащих грубообломочиый материал, так и лишенных его.
Для склонов, где развита структурная солифлюкция, характерно неравномерное оттаивание: меньше на покрытых растительностью полосах и более глубокое - на оголенных. Это предопределяет неравномерное их промерзание осенью и разновременность смыкания промерзающего CTC с поверхностью мерзлоты. В механизме формирования структурной солифлюкции наряду с летним течением (по Г. Ф. Гравису) в осенний период участвуют: выдавливание на поверхность грунтовой массы при неравномерном промерзании СТС, ее оплывание на поверхности и перемещение вниз по склону сильноувлажненного грунта, зажатого под промерзшим сезоино слоем. Пятна-медальоны, развитые на таких склонах, часто сливаются и образуют солифлюкциоиные полосы шириной 0,5-1,5 м, длиной до-20 м и более. Они окаймлены бордюром из дернины или гру-бообломочного материала. На склонах со структурной соли-флюкцией существуют структурно-солифлюкциониые покровы.
Оголениость части поверхности, ее полосчатый микрорельеф способствуют проявлению делювиального смыва, струйчатого, бороздчатого, а иногда и термоэрозионного. Перенос минеральных частиц в последнем случае происходит на склонах по эрозионным ложбинам, углубленным в результате вытаивания льда. Развитию этого процесса способствуют криогенное растрескивание и пучение, создающие неровности, концентрирующие поверхностный сток. Эрозия расширяет и углубляет эти ,понижения, приводя к вытаиваиию подземного льда в верхних слоях мерзлоты. Первичные понижения углубляются и расширяются, превращаясь в хорошо выраженные ложбины стока - делли. Последние встречаются в тундре, в пределах иояса горных редколесий и характерны для севера зоны тайги. Геологическое значение структурной солифлюкции заключается в перемещении дисперсного материала на очень пологих склонах (1-3°), где аморфная солифлюкция не может развиваться.
В таежной зоне структурная солифлюкция проявляется только локально и не имеет самостоятельного значения в переносе осадков и их накоплении.
Зависимость медленной солифлюкции от состава отложений на склонах, их глубин сезонного оттаивания и увлажненности обусловливает наличие экспозиционной асимметрии в проявлении этого процесса и в его геологических результатах на юге и севере мерзлой зоны. Это особенно заметно проявляется в Восточной Сибири, где область распространения ММП протяженна по широте и климатические различия северных и южных районов весьма контрастны. В южной части (например, в Забайкалье и Прибайкалье) солифлюкция приурочена к склонам, обращенным на север, увлажненным, часто выположен-ным в основании, где и накапливаются соответствующие отложения. Напротив, склоны южной экспозиции сухие, обычно более крутые, часто с выходами скальных пород, не подверженные воздействию этого процесса. Обратная картина наблюдается на севере региона (кряжи Кулар и Полоусный, хр. Селен-няхский и др.), где солифлюкция приурочена к склонам южной экспозиции. Для них характерны оптимальные глубины CTC при общем пылевато-глииистом составе пород этого слоя и их высокой увлажненности. На склонах, экспонированных на север, мощности CTC невелики (30-40 см), что недостаточно для проявления солифлюкции. В результате в основании южных склонов накапливаются солифлюкциоиные или солифлюк-ционно-делювиальные покровы. В долинах рек они образуют так называемые «террасоувалы» — выпуклые и ровные наклонные поверхности, сложенные переслаивающимися в разрезе или смешанными по генезису делювиальными солифлюкциоины-ми и аллювиальными отложениями. Эти отложения часто содержат сингенетические повторно-жильные льды. Такой генезис имеют распространенные здесь позднеплейстоценовые отложения «ледового комплекса».
3.2. Быстрая солифлюкция
Быстрая солифлюкция встречается преимущественно в северной геокриологической зоне, где CTC подстилается высокольдистыми отложениями или залежами подземных льдов. Этот процесс приурочен к побережью Северного Ледовитого океана на отрезках, где море подмывает аккумулятивные поверхности арктических равнин, берегам термокарстовых озер и водохранилищ гидротехнических сооружений, реже долинам рек.
Морфологически быстрая солифлюкция проявляется в виде грязевых потоков, оплывин, на поверхности которых перемещаются блоки и куски дернины, а также оползней-сплывов. В основании подмываемых склонов образуются формы соли-флюкционной аккумуляции, обычно временные, быстро разрушаемые, но иногда и сохраняющиеся в отложениях термокарстовых озер. На склонах крутизной до 8-10° в тундровой зоне Западной Сибири, в Арктической Канаде и ряде дру-
гих регионов в 80-х годах отмечены массовые смещения пород СТС, охватывающие весьма обширные пространства. По фронту их ширина составляет от первых десятков до 100-150 м, протяженность вниз по склону - несколько десятков метров. Установлено наличие и более древних смещений подобного рода, закрепленных растительностью, но имеющих отчетливые верхние стенки отрыва, поверхности движения и аккумулятивные валы у подножий склонов. Причины таких массовых смещений усматриваются в увеличении глубин сезонного оттаивания до поверхности высокольдистого горизонта и увеличении влажности CTC в результате дождей. Несомненна периодичность активизации быстрой солифлюкции. Возможно, что она связана не только с климатическими причинами (жарким летом, длительными или обильными дождями), но и с периодическим накоплением ниже CTC высокольдистого горизонта, когда даже при небольшом увеличении мощности CTC по сравнению с предшествующими годами в его основании создается идеальная плоскость скольжения, выше которой отложения находятся в состоянии, близком к текучему9.
IV. Влияние солифлюкции на инженерные сооружения
Мероприятия инженерной защиты территорий и сооружений от опасных геологических процессов.
Решаемые задачи:
Предотвращение или устранение отрицательного воздействия на защищаемые территории, здания, сооружения;
Использование местных строительных материалов и природных ресурсов;
Применение активных методов защиты;
Сохранение заповедных зон, ландшафтов, исторических памятников и т.д.;