Kievuz

Карстовые и суффозионные процессы

Карст и суффозия | Образовательный геологический сайт Юрия Попова

Карстовые и суффозионные процессы

Учебное пособие в формате pdf: Попов Ю.В., Пустовит О.Е. Курс «Общая геология». Учебное пособие «Карст» – Москва-Берлин: Директ-Медиа, 2016. – 64 с. Скачать

Карст как явление
Карстовые формы
Карстовые отложения
Суффозия

Карст как явление

Карст представляет собой комплекс явлений и процессов, результатом которых является возникновение поверхностных и глубинных пустот в растворимых водою горных породах. Как вытекает из определения, под карстом понимают не только процесс растворения, но и его результат – образование специфических карстовых форм рельефа.

Необходимыми условиями развития карста являются наличие  толщи растворимых пород и наличие вод. Активному протеканию карстовых процессов способствует также пористость и трещиноватость, обеспечивающая интенсивное движение вод в массиве растворимых пород.

Наиболее распространён карбонатный карст, развивающйися  в карбонатных  (известняки, доломиты, мел и пр.) породах. В пределах материков обнажённые и погребённые карстующиеся карбонатные породы занимают до 40 млн. км2. Не случайно французский исследователь Э.

Мартель предлагал называть карстовые процессы «явлениями в известняках». Примечательно, что карбонат кальция в дистиллированной воде практически нерастворим.

Для растворения карбонатов необходимо присутствие в воде углекислого газа, реакция в общем виде может быть описана формулой

 СаСО3(твёрд)+Н2О+СО2=Са2++2НСО3-

Активному растворению карбонатов способствует  наличие в водах минеральных или органических кислот, поступающих из почв.

Из некарбонатного карста в природе довольно широко распространён сульфатный карст (гипсово-ангидритовый), развитый на площади около 7 млн. км2, и соляной – до 4 млн. км2. Активность развития сульфатного карста в десятки раз превышает активность карбонатного, а соляной карст развивается ещё энергичней.

Растворение этих пород протекает напрямую, без участия углекислоты и других химических соединений. Но из-за пластичности этих пород ограничена внутренняя циркуляция вод и наиболее активно процесс протекает на контакте с вмещающими породами, где циркуляция вод интенсивнее.

Необходимо добавить, что благодаря высокой растворимости гипса, ангидрита и особенно каменной и других легкорастворимых солей при замедленном водообмене происходит быстрое насыщение воды растворённым веществом, и процесс выщелачивания приостанавливается.

Интенсивность развития карста в этих породах определяется главным образом скоростью фильтрации вод.

Пустоты, сходные с карстовыми, возникают и в других горных породах, что позволяет выделять ряд явлений, традиционно относимые к карстовым, например, глиняный карст – пустоты, возникающие в процессе суффозии глинистого вещества подземными водами, термокарст – растворение льда в зонах вечной мерзлоты и др.

Карстовые формы

Процессы развития карста наиболее ярко проявлены в образовании различных карстовых форм, среди которых в первую очередь выделяют поверхностные и подземные формы.

Поверхностные формы представлены бороздами – каррами, а также различным замкнутыми углублениями: воронками, ваннами, котловинами, польями, слепыми (замкнутыми в нижнем конце) долинами и балками, а также естественными колодцами и шахтами.

Карры являются микроформами карстового рельефа и представляют собой рытвины и борозды, глубиной от нескольких см до 1-2 м.

Борозды и разделяющие их гребни либо протягиваются почти параллельно друг другу, совпадая с направлением уклона рельефа или падения слоёв горных пород, либо располагаются хаотично, ветвятся и сливаются друг с другом.

Образование карров связано с воздействием атмосферных осадков и талых снеговых вод, основную роль при этом играет выщелачивание, лишь на крутых склонах проявляется также и эрозия стекающими водными струями. Карры иногда покрывают обширные площади, образуя карровые поля.

Наиболее распространённой карстовой формой являются воронки. Они имеют разнообразную форму (конические, котлообразные, блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) и размеры (диаметр от 1 до 200 м и глубину от 0,5 до 50 м).

На дне воронок и других понижений встречаются поноры – вертикальные или наклонные глубокие отверстия щеле- или колодцеобразной формы, поглощающие поверхностные воды и отводящие их в глубину карстового массива.

По происхождению воронки разделяются на воронки поверхностного выщелачивания, образующиеся за счёт выноса в растворённом состоянии выщелоченной на поверхности породы через поноры или трещины; и провальные воронки, образующиеся за счёт обвалов сводов подземных карстовых полостей.

За счёт слияния нескольких воронок образуются более крупные карстовые формы – котловины. Ещё более масштабными поверхностными карстовыми формами являются полья – обширные, иногда громадные формы (до сотен км2) с плоским дном и крутыми склонами, образующиеся за счёт слияния котловин.

Глубина польев может достигать уровня грунтовых вод, из-за чего на их дне образуются временные или постоянные водоёмы, карстовые озёра (нередко полья частично подтапливаются только во влажный сезон, превращаясь во временные озёра.

В тропиках часто встречаются и положительные карстовые формы рельефа: башни, конусы, купола и т.п.

Карстовые колодцы и шахты являются переходными от поверхностных к подземным формам – это вертикальные или крутонаклонные полости, различающиеся между собой по глубине.

К шахтам относятся полости глубже 20 м, и достигающие иногда сотен метров.

Полости колодцев и шахт могут быть обязаны своим возникновением гравитационным (провальными) процессам, либо выщелачиванию водой карстующейся породы; нередко эти процессы сочетаются.

Типичными подземными формами являются карстовые пещеры.

Обычно они имеют причудливые очертания, что обусловлено сложностью систем трещин (определяющих направление фильтрации растворяющих вод), их пересечением и неоднородностью состава карстующихся пород.

Наиболее крупные карстовые пещеры возникают в зоне полного насыщения при заполнении трещинных зон напорными подземными водами.

Карстовые отложения

К карстовым отложениям относятся разнообразные по составу и генезису породы, объединяемые лишь общностью приуроченности к карстовым полостям.

Пещерные отложения в зависимости от происхождения можно подразделить на остаточные, гидрохемогенные, гидромеханические, гравитационные, биогенные и биохеогенные, антропогенные образования

Остаточные отложения формируются за счет накопления и переотложения нерастворимого остатка карстующихся пород. Характерными отложениями является терра-росса (от итал.

terra rossa – красная земля) – красноцветные глинистые отложения, обогащённые гидроокислами алюминия и железа, представляющие собой нерастворимый остаток известняков. Терра-росса встречается как на дне карстовых воронок, так и в пещерах.

Гидромеханические (водные механические, инфлювиальные) отложения связаны с приносом водой в карстовые полости и трещины карстового массива твёрдых частиц. Для группы таких отложений, выполняющих трещины, иногда применяется специальный термин «кольматолиты» (от colmatage – вмывание). Представлены такие образования преимущественно скоплениями вязкой глины.

В некоторых пещерах накапливаются осадки, связанные с деятельность подземных рек. При этом значительная часть отлагаемого ими материала может быть связана в привносом частиц водным потоком из-за пределов собственно карстовых полостей.

Из общего комплекса карстовых отложений они выделяются, если скорость движения потока достаточна высока, чтобы придать отложениями характерные структурно-текстурные особенности. Невысокие скорости движения подземных вод приводят к формированию глинистых отложений.

Отложения подземных озёр представлены различными осадками, источниками которых являются продукты выветривания коренных пород, минералы, кристаллизующиеся из озерной воды, а также материал, занесенный водными потоками (в том числе и подземными реками).

Гидрохемогенные (или водные химические) отложения – различные натечные образования, формирующиеся за счёт процессов химического осаждения вещества из водных растворов.

Особенно широкое развитие в пещерах имеют карбонатные натёчные образования. Воды, просачивающиеся по трещинам в карбонатных породах, обычно содержит много углекислого газа, что значительно увеличивает их растворяющую способность. Растворяя по пути своего движения известняки, вода насыщается кальцием в виде бикарбоната:

СаСО3(твёрд)+Н2О+СО2=Са(НСО3)2.

Когда насыщенная бикарбонатом кальция вода просачивается с потолка или стенок пещеры, она теряет часть углекислого газа; в результате нарушения равновесия реакция сдвигается влево. Бикарбонат переходит в карбонат кальция (СаСО3), который частично выпадает в осадок ещё в момент, когда вода находится на потолке пещеры:

Са2++2НСО3-=Н2О+СО2+СаСО3(осадок)

Так из капель, просачивающихся с потолка пещеры, нарастают вниз натёчные образования, называемые сталактитами, а из капель, падающих на пол пещеры, образуются сталагмиты. Вода, стекающая по стенам пещер, образует кальцитовые драпировки, а при слиянии линейно расположенных сталактитов возникают занавеси.

Корочки кальцита часто образуются при испарении пленочных растворов на пористых поверхностях.
Кальцитовые пленки могут образовываться и на поверхности воды подземных озер.

В случае фильтрации вод через толщи, содержащие рудные залежи или рассеянную минерализацию, из них может осаждаться не только кальцит, но и другие минеральные соединения – см. рис. В некоторых пещерах Средней Азии обнаружена промышленная урановая минерализация. Некоторую роль при образовании минералов в глубоких пещерах могут играть также минерализованные гидротермальные растворы.

Наряду с хемогенными образованиями, для многих пещер характерны и биохемогенные накопления. Значительные объёмы органогенного материала в пещерах представлены помётом летучих мышей – гуано. Гуано, реагируя с глиной, образует фосфаты алюминия.

В пещерах присутствуют также гравитационные обвальные накопления – продукты обрушения сводов пещер. В сводах крупных галерей можно наблюдать купола обрушения, под которыми расположены высокие конусы из обломков.
Обвалы часты близ входов пещер, последние часто загромождены обломками.

Причиной тому интенсивное температурное и морозное выветривание при сезонной или суточной смене положительных и отрицательных температур.

Обвальный процесс в зоне морозного выветривания особенно интенсивен, при этом большинство обвалов здесь происходит, когда промерзшие породы оттаивают и более активны инфильтрационные процессы.

Суффозия

С карстовыми процессами нередко тесно связаны процессы суффозии, образуя карстово-суффузионные явления. Суффозия (от лат. suffosio – подкапывание, подмывание) – механический вынос тонких частиц водой, фильтрующейся в толще горных пород.

Фильтрующаяся вода осуществляет работу двоякого рода: с одной стороны, она выщелачивает и уносит растворимые соли, с другой – производит механический вынос мельчайших частиц породы. В результате происходит разрыхление пород, образование подземных пустот, приводящих к обрушению и просадке сводов.

Так в области развития лёссов на поверхности Земли наблюдаются формы, аналогичные типичным карстовым формам – воронки, замкнутые западины и т.п.

Изучение карстовых и карстово-суффузионных явлений имеет большое практическое значение.

С некоторыми карстовыми полостями связаны месторождения рудных полезных ископаемых. Источником рудных компонентов могут выступать как нерастворимые компоненты карстующегося массива (терра-росса на дне карстовых полостей), так и привнесённые в карстовые полости осадки с других рудных объектов.

С карстовыми полостями связаны некоторые месторождения фосфоритов (карстовые фосфориты полуострова Флорида в США содержат до 35-40% P2O5), никелевых руд (на Урале такие руды одержат 1,5-2,5% Ni), бокситов, железа, марганца, ртути, сурьмы и пр.

; отмечаются россыпи золота, касситерита, алмазов и другие полезные ископаемые.

Без учёта характера протекания этих явлений невозможно проектирование и возведение зданий, сооружений и транспортных путей. Кроме того, с некоторыми пещерами связаны залежи полезных ископаемых, из обводнённых пещер добывают воду. Холодные пещеры-ледники служат в качестве природных «холодильников» и снабжения льдом.

Для некоторых районов весьма существенной статьей доходов служит спелеотуризм – подземные залы со сталактитами, сталагмитами и другими натёчными формами очень живописны, в некоторых крупных карстовых пещерах оборудованы даже концертные залы. Особенности глубоких пещер – постоянство температуры и влажности, содержание в воздухе ионов, отсутствие аллергенов и пр.

– используются в лечебных и бальнеологических целях.

Источник: http://popovgeo.sfedu.ru/lecture_10

Карстовые и суффозионные процессы

Карстовые и суффозионные процессы

Карстовые и суффозионные процессы

Эти процессы относят к опасным процессам. Их развитие приводит к образованию пустот, провалов, оседанию, разуплотнению пород.

Механическая суффозия- процесс выноса мелких частиц грунта током подземных вод, который наблюдается у подножия склонов речных террас, сложенными разнозернистыми песками. В местах появления механической суффозии появляются конусы выноса. Меловые и юрские пески, современные оползневые и техногенные накопления являются благоприятной средой для суффозионного процесса в г.Москве.

Карстовые формы на территории г.Москвы связаны с наличием в геологическом разрезе мощной толщи ( более 300 м) карбонатных пород каменноугольного возраста. Именно по площади и глубине определяется характер зараженности карстом.

Эти два процесса изучаются в г.Москве на Ходынском участке.

Проявляются карстовые и суффозионные процессы в образовании воронок, деформации стен зданий, возобновление оседаний воронок.

Введение: цели и задачи

Природные условия москвы и мо
Климатические условия
Среднегодовая температура
Гидрогеология московской области
Особенности гидрогеологии московской области
Гидрогеологические условия
Геологические условия
Инженерно-геологические условия
Геоморфологические условия москвы
Заболачивание и подтопление
Плывунно-неустойчивые грунты
Задание №1. определение модуля общей деформации грунтов статическими нагрузками на штамп.
Полевой дневник по маршруту в районе крылатское:
Методы изысканий
Технология бурения.
Технология бурения
Особенности шнекового бурения.
Зондировочные работы
Испытание грунтов статической нагрузкой на штамп
Заключение по маршруту в районе крылатское

Поделитесь с Вашими друзьями:

ВВЕДЕНИЕ: Цели и задачи

Цель практики: комплексное изучение геологической составляющей природных условий района строительства для принятия решений о его целесообразности как по геологическим, так и по экономическим соображениям, выбор оптимального по геологическим условиям варианта площадки, решение конструктивных вопросов, (прежде всего, по подземному контуру сооружения), проведение расчётов основания и фундамента сооружений, составление проекта производства работ по возведению подземного контура сооружения, решение вопроса о необходимости инженерной защиты территории и сооружения и составление соответствующего проекта, оценка состояния основания под эксплуатируемым сооружением.

В процессе выполнения инженерно-геологических изысканий решаются следующие задачи:

– оцениваются геоморфологические условия и рельеф района (площадки) строительства;

– изучается его геологическое строение;

– изучаются гидрогеологические условия района;

– изучается состав, состояние и свойства грунтов основания будущего сооружения;

– устанавливается наличие геологических и возможность возникновения инженерно- геологических процессов в изучаемом районе;

– составляется прогноз возможных изменений инженерно-геологических условий в сфере взаимодействия проектируемого объекта с геологической средой.

ГЛАВА I

Природные условия москвы и мо

Климатические условия
Среднегодовая температура
Гидрогеология московской области
Особенности гидрогеологии московской области
Гидрогеологические условия
Геологические условия
Инженерно-геологические условия
Геоморфологические условия москвы
Карстовые и суффозионные процессы
Заболачивание и подтопление
Плывунно-неустойчивые грунты
Задание №1. определение модуля общей деформации грунтов статическими нагрузками на штамп.
Полевой дневник по маршруту в районе крылатское:
Методы изысканий
Технология бурения.
Технология бурения
Особенности шнекового бурения.
Зондировочные работы
Испытание грунтов статической нагрузкой на штамп
Заключение по маршруту в районе крылатское

Поделитесь с Вашими друзьями:

Page 3

1.7. История геологического развития.

Существуют много гипотез о происхождении Земли. Гипотезы Канта-Лапласа, Жоржа Бюффона, Фреда Хойла т.д. Ученые полагают, что Земле около 5 млрд.лет.

Единая международная геохронологическая шкала дает представление о событиях геологического прошлого в их хронологической последовательности.

Архейская, протерозойская, палеозойская, мезозойская, кайнозойская эры являются ее основными подразделениями.

Докембрий- древнейший интервал геологического времени (архей и протерозой), который охватывает 90% всей геологической истории Земли. Внутри эр выделяют периоды- меньшие временные отрезки.

В архейскую эру происходили мощные горообразовательные процессы, образовались кристаллические процессы.

Протерозойская эра характеризуется отложениями пород.

В палеозойскую эру происходило мощное горообразование и извержения вулканов. В этот период возникли многие горы(Скандинавские)., появились птицы и млекопитающиеся.

В кайнозойскую эру происходят интенсивные горообразовательные процессы. Климат был теплее обычного. Но из-за поднятия материков и увеличению площади суши произошло похолодание климата. В результате этого вымерли многие животные, а потом появились растения и животные близкие к современным. Потом человек стал заселять сушу.

Три миллиарда лет образовывалась суша. По мнению ученых, сначала был материк, который раскололся на два, а затем на пять материков.

Последний миллиард лет истории развития Земли связан с образованием складчатых областей. Следовательно, выделили такие геологические циклы, как байкальский, каледонский, герцинский, мезозойский, кайнозойский.

При прохождении всех этих процессов Земля приобрела современный вид.

Введение: цели и задачи

Природные условия москвы и мо
Климатические условия
Среднегодовая температура
Гидрогеология московской области
Особенности гидрогеологии московской области
Гидрогеологические условия
Геологические условия
Инженерно-геологические условия
Геоморфологические условия москвы
Карстовые и суффозионные процессы
Заболачивание и подтопление
Плывунно-неустойчивые грунты
Задание №1. определение модуля общей деформации грунтов статическими нагрузками на штамп.
Полевой дневник по маршруту в районе крылатское:
Методы изысканий
Технология бурения.
Технология бурения
Особенности шнекового бурения.
Зондировочные работы
Испытание грунтов статической нагрузкой на штамп
Заключение по маршруту в районе крылатское

Поделитесь с Вашими друзьями:

Page 4

Полевой дневник по маршруту в районе Крылатское:

Маршрут:
Метро Молодежная – Долина реки Москвы – Крылатские холмы – Метро Молодежная

Цели маршрута:

  1. Знакомство с рельефом и горными породами, из которых складывается территория.
  2. Ознакомление с современными геологическими процессами, происходящими на данной территории.

Задачи:
Используя методы геологической съемки (данные в архивах, описание типов рельефа, результаты горной выработки), описываем физико-геологические явления. Собираем образцы грунтов из различных геологических зон.

Точка наблюдения № 1

Водораздел правого берега реки Москвы. Является одной из самых высоких точек данной территории. Абсолютная отметка 190 м. Мелкохолмистый рельеф, характерный для ледниковых отложений.

Сверху вниз скрываются породы:

№ слоя Глубина, м Генезис Описание
1. 0.0 – 0.3 tQ4 Почвенно-растительный слой, мощностью 0.3 м.
2. 0.3 – 2.7 vdQ2-3 Покровные суглинки палевого цвета. Отличаются просадочностью при увлажнении, выпучиванием при промерзании. Легко размываются и быстро выветриваются. Слабоустойчивые грунты, мощностью 2.4 м.
3. 2.7 – 8.7 gQ22ms Бурые суглинки, тугопластичные и твердые с включениями гравия, гальки. Мощность 6 м., отличное основание под фундаменты, ведь они обладают высокой механической прочностью и слабо подвержены деформациям.
4. 8.7 – 16 fQ21msd Пески разнозернистые – от мелких до средних, слоистые, желтые, средней плотности, от маловлажных до влажных. С глубины 11.4 (УВГ) водонасыщены. Мощность 7.3 м. Коэфф. Фильтрации 10-30 м/сут.
5. 16-56 mK1 Нижнемеловые морские пески слоистые и пылевато-глинистые с прослойками белых и желтых глауканито-слюдистых засоленных кварцевых плотных песков, водонасыщенные, мощность слоя 40 м.
6. 56-64 mY3 Верхнеюрские глиняные пески черного цвета. Плотные, слоистые, водонасыщенные. Мощность 8 м.
7. 64-74 mY2 Нижнеюрские морские глины, слоистые, тугопластичные, мощность 10 м.
8. 74-75 mC3 Верхнекаменноугольные известняки, мелкие и трещиноватые, видимая мощность 1 м.

Точка наблюдения № 2

Это устье молодого оврага. Овраг находиться в 150 м от Т№1. Овраг начал свое существование на стадии рытвины. Из-за перепада высот в некоторых местах вода начинает падать отвесно и образуется рытвинка, которая переходит в узкую ложбину, которая со временем увеличивается.

Точка наблюдения № 4

а. 3 надпойменная терраса: длина =600м, мощность=6-8м, отметка высоты – 160м (цокольная)

б. 2 надпойменная терраса: длина = 300м, мощность =10м, отметка высоты – 140м (цокольная)

в. 1 надпойменная терраса : длина = 100м, мощность ~10м, отметка высоты – 130м (аккумулятивная)

г. Высокая пойма: длина = 800м, мощность ~15м, отметка высоты – 125м (выходит к р.Москва)

Точка наблюдения № 5

Правый берег реки Москва, примерно в 300 м выше по течению от устья оврага Гнилуша Оползневая терраса имеет холмисто-грядковую поверхность, с ориентацией гряд вдоль реки Москвы, перепад высот поверхности террас до 2,0-2,5 м. В межгрядовых понижениях прослеживается заболоченность (следы болотной растительности), что говорит о близком расположении грунтовых вод.

Абсолютные отметки поверхности террасы 125-128 м, максимальная ширина точки 50 м., протяженность вдоль реки 300 м.Склон оползней террасы покрыт древесно-кустарниковой растительностью, деревья часто образуют «пьяный лес» с искривленными наклонными стволами, что говорит о продолжении оползневых процессов.

Наряду с оползнями наблюдается суффозионные воронки, диаметром от 1,0 до 2,0-3,0м.

Точка наблюдения № 6

Правый берег реки Москвы, устье оврага Гнилуша, правый склон.

Овраг Гнилуша имеет V-образный поперечный профиль,в верховьях оврага имеются 2 отвержка, юго-восточного и юго-западного направлений, борта оврага крутые(более 40˚), заросшие «пьяным лесом».

По тальвегу оврага протекает ручей, на дне которого прослеживается песок мелкий однородный слюдистый, сильно ожелезненный, имеющий буро-оранжевый цвет. Устья оврага выходят на бичевник.

№ слоя Мощность, м Возраст Описание
1. 2 aQ3 Пески серо-желтые мелкие с редкими включениями гравия, маловлажные, средней плотности.
2. 5-6 K1br Пески мелкие однородные, сероватые. В нижней части слоя цвет песков меняется на буро-зеленый. Встречаются аммониты.
3. 8,5-9 I3 Пески мелкие однородные, маловлажные, черного цвета с зеленоватым оттенком.
4. I3

Введение: цели и задачи

Природные условия москвы и мо
Климатические условия
Среднегодовая температура
Гидрогеология московской области
Особенности гидрогеологии московской области
Гидрогеологические условия
Геологические условия
Инженерно-геологические условия
Геоморфологические условия москвы
Карстовые и суффозионные процессы
Заболачивание и подтопление
Плывунно-неустойчивые грунты
Задание №1. определение модуля общей деформации грунтов статическими нагрузками на штамп.
Методы изысканий
Технология бурения.
Технология бурения
Особенности шнекового бурения.
Зондировочные работы
Испытание грунтов статической нагрузкой на штамп
Заключение по маршруту в районе крылатское

Поделитесь с Вашими друзьями:

Источник: http://genew.ru/otchet-po-uchebnoj-geologicheskoj-praktike-sostav-brigadi-mago.html?page=16

ovdmitjb

Add comment