Фізико-геологічні явища, характерні для областей розвитку багаторічномерзлих порід
Грунтові наледі надмерзлотних вод діють зазвичай тільки на початку зими і утворюються найчастіше в долинах річок біля підошви схилів та в різних улоговинах і пониженнях. Досить часто наледі цього типу утворюються поряд з побудованими спорудами, особливо дорогами (невеликі нальоді). Грунтові нальоді, пов`язані в долинах річок з таликами, часто формуються всю зиму і досягають середніх та великих… Читати ще >
Фізико-геологічні явища, характерні для областей розвитку багаторічномерзлих порід (реферат, курсова, диплом, контрольна)
Найважливіші з небезпечних явищ — термокарст, наледі, бугри пучіння, соліфлюкція.
Термокарст. Спостерігається в місцях розвитку викопних льодів або льодистих пухких порід. Має форми, що нагадують карстові (лійки, блюдця, котловини осідання) внаслідок просідання і провалів поверхні. Однак, на відміну від справжнього карсту, ці форми виникають не в результаті вилуговування гірських порід, а внаслідок танення підземних льодів чи відтанення льодистих гірських порід. Завдяки схожості морфологічних форм зі звичайним карстом (але з інших причин) цей процес дістав назву термокарсту.
Причини протанення підземних льодів полягають у зміні кліматичних умов, діяльності людей (вирубування лісу, оранка цілини, меліоративні заходи, гідротехнічне будівництво і т.д.). Генетична класифікація термокарсту запропонована С.П. Качуріним. Всі форми термокарсту він ділить на дві великі групи: а) власне термокарст, який за своїм походженням пов`язаний лише з явищем протанення підземних льодів, і б) термокарст змішаного походження, в утворенні форм якого, крім протанення підземних льодів, беруть участь інші фізико-геологічні процеси: суфозія, просадки в лесових породах тощо.
Морфологічні форми термокарсту досить різноманітні. Звичайною формою є лійки і провали від декількох метрів до кількох кілометрів у поперечнику. Глибина лійок становить від кількох метрів до кількох десятків метрів. Крім вказаних, зустрічаються форми з м`якшим профілем — блюдця і просадкові улоговини. Як правило, всі ці форми зустрічаються великими групами. Майже всі лійки і провали з часом заповнюються водою і перетворюються на озера.
Розвиток термокарсту починається з появи невеликої западини, яка в більшості випадків заповнюється поверхневими або незамерзаючими водами. Акумулюючи значну кількість тепла, вода прискорює розвиток термокарстового процесу, і невелика западина швидко перетворюється в лійку, а потім змінюється обширним провалом. Швидкість росту провалів в ширину часто досягає метрів чи десятків метрів протягом одного літнього сезону. В період активного росту термокарстові форми мають зазвичай великі обривисті схили, зі слідами свіжих зсувів і обвалів, тріщинами і т.д.
Завершення процесу настає при повному витаненні підземного льоду. Вода в озерах майже завжди поступово висихає, на місці термокарсту залишаються чисельні замкнені і напівзамкнені улоговини з пласким дном і невеликими чітко окресленими бортами. Ці форми отримали назву аласів. Розміри аласів становлять від 100 м до 2−3 км у плані і 20−40 м за глибиною. Зливаючись між собою, утворюючи складні розгалуження, інколи вони стають шляхами поверхневого стоку і перетворюються в долини (аласоподібні долини). На дні аласів часто зустрічаються багаторічні бугри пучіння.
Наледі (полії) виникають у місцях виходу на денну поверхню підземних вод у вигляді постійних чи тимчасових джерел, а також внаслідок проривань на поверхню озерних, річкових або підземних вод. Внаслідок промерзання таких вод утворюються льодяні натіки — наледі (полії). Залежно від джерела живлення розрізняють: 1) наледі річкові та озерні; 2) грунтові, які утворюються за рахунок прориву на поверхню підземних вод (надмерзлотних чи підмерзлотних вод річкових долин); 3) ключові, пов`язані з виходом на поверхню підземних підмерзлотних вод (так звані тарини). Інколи наледі бувають змішаними за своїм живленням. За тривалістю існування вони поділяються на однорічні або багаторічні. На пласких поверхнях утворюються наледі-покриви, на пологих схилах — наледі-патьоки, на крутих схилах — наледі висячі. Розміри наледей складають від кількох десятків м2 до кількох тисяч і навіть десятків тисяч м2.
Річкові наледі утворюються на всіх річках, які промерзають і не промерзають до дна. Причина їх утворення — промерзання річок, яке в області поширення багаторічномерзлих порід відбувається не лише згори, але й знизу. При цьому ще незамерзла вода опиняється під дією значного гідростатичного тиску. Вода проривається на поверхню, проламуючи лід або шар мерзлих порід біля берегів річки. Розливаючись по поверхні і промерзаючи, вода утворює наледі - льодяні бугри висотою до 2 -5 м, діаметром до 50−100 м.
Грунтові наледі надмерзлотних вод діють зазвичай тільки на початку зими і утворюються найчастіше в долинах річок біля підошви схилів та в різних улоговинах і пониженнях. Досить часто наледі цього типу утворюються поряд з побудованими спорудами, особливо дорогами (невеликі нальоді). Грунтові нальоді, пов`язані в долинах річок з таликами, часто формуються всю зиму і досягають середніх та великих розмірів. Процес їх утворення близький до процесу утворення наледей на річках. Відмінність полягає тільки в тому, що перемерзає в цьому випадку не живий переріз річки, а товща водоносних порід сезоннотанучого шару. Проривання води на денну поверхню зазвичай спостерігається там, де потік грунтових вод виявляється найбільш стисненим глибоким промерзанням товщі порід з поверхні. Такими місцями часто бувають автодороги: очищене від снігу дорожне полотно промерзає на значну глибину і швидше, ніж навколишня місцевість. Це створює перешкоди на шляху підземних вод, які часто прориваються на денну поверхню, заливають дорожне полотно і призводить до утворення наледей з нагірного боку дороги.
Для боротьби з такими наледями часто влаштовують так звані мерзлотні пояси. Ідея полягає в тому, щоб відсунути наледь, яка утворюється, подалі від дороги. Для цього з нагірного боку канави влаштовується широка неглибока канава. Грунт під канавою швидко промерзає і утворює перетинку, яка перегороджує шлях воді, що фільтрується. Це викликає утворення нальоді вище над дорогою. Мерзлотний пояс регулярно очищають від снігу взимку і вкривають теплпоізоляційним матеріалом влітку.
Для боротьби з великими наледями застосовується снігоутримання та інші заходи, які зменшують глибину промерзання порід на налідній ділянці (скидання теплих вод, утеплення порід сніговими голками і т.п.).
Бугри пучіння. Утворення ін`єкційних льодів пов`язане з прориваннями в товщу порід підземних вод, які перебувають у період промерзання під значним гідростатичним тиском. Часто внаслідок цього утворюються бугри пучіння. Вони можуть бути сезонними й багаторічними. Сезонні часто зустрічаються в районах з пересіченою місцевістю: біля підніжжя схилів, у долинах невеликих річок і т.п., де вони виникають внаслідок промерзання потоків грунтових вод. У рівнинних місцях бугри пучіння зустрічаються рідко. Висота багаторічномерзлих бугрів не перевищує 2−3 м. В літній період сезонні багаторічномерзлі бугри пучіння піддаються частковому або повному руйнуванню. Починається воно з протанення вершинної частини бугра, внаслідок чого покрівля бугра провалюється і в його центрі утворюється невелике термокарстове озерце.
Багаторічномерзлі бугри пучіння утворюються в місцях розвитку постійних таликів (під річками та озерами) або на виходах підземних вод. Вони мають великі розміри: висотою до 20−25, інколи до 40 м і називаються вони гідролаколітами. У діаметрі вони досягають десятків, інколи сотень метрів. Інколи ядра гідролаколітів складаються з чистого льоду, інколи — з льодонасичених пухких порід. Потужність покрівлі бугрів часто досягає 5−8 м.
Термоабразія берегів водоймищ. Це поєднання процесів абразії й теплового руйнування порід внаслідок їх відтанення, яке відбувається на берегових схилах. Термоабразія найчіткіше виражена там, де гірські породи, що складають берегові схили, містять великі включення льоду. У процесі термоабразії значну роль відіграє утеплювальна дія річкових, озерних чи морських вод, які в літній період нагріваються до позитивної температури. Стикаючись з гірськими породами берегів, нагріваючи і розмиваючи їх, хвилі утворюють ніші, які поступово поглиблюються, розширюються і утворюють береговий укіс. Швидкість термоабразії залежить від морфології, будови берегових схилів, ступеня льодистості порід, характеру хвилювань і прибережних течій. Смуга термоабразії досягає ширини від 1−3 до 40 і більше метрів за рік.
Соліфлюкція. Це процес переміщення по схилах водонасичених пухких відкладів внаслідок значної дії сили тяжіння і процесів, пов`язаних з промерзанням і відтаненням порід. Основна причина соліфлюкційних зрушень — перезволоження пухких порід, що переводить їх у текучу консистенцію. цьому сприяє водотрив із багаторічномерзлих порід, який залягає на невеликій глибині. При значних нахилах поверхні (7−100) весь шар відтанення зміщується як єдине ціле і утворюються спливання, що нагадують зсуви. Вони можуть мати раптовий характер і значну швидкість. При малих нахилах поверхні (2−50) рух набуває характеру повільної в`зкої течії, що охоплює одночасно великі площі схилів. Загальна потужність шару, що перебуває в русі, не перевищує 0,2−0,5 м. Породи, які зміщуюються, утворюють у нижній частині схилу похилі натічні тераси.
Поширеною формою соліфлюкційних зміщень є також земляні потоки. Ці форми утворюються в результаті повільного пересування дрібнозему вздовж невеликих улоговин, які прорізають поверхні схилів.