Геологическая практика в г.Томске

В период прохождения  маршрута мы имели возможность изучить  деятельность временных водотоков на примере оврага г.Каштачной (рис.6), которая является идеальным местом для образования оврагов, т.к. все условия совпадают с необходимыми: влажный климат, рыхлые толщи, крутой склон. Рост оврагов наблюдается в отложениях 2 и 3 надпойменных террас. Базисом эрозии Каштачных оврагов является Первая надпойменная терраса. После построения поперечного профиля оврага (рис.7) мы сделали вывод, что наблюдаемый овраг находится на стадии балки, очевидно, что другие овраги г.Каштачной так же находятся на стадии балки.

Так же мы имели  возможность наблюдать проведенные  меры борьбы с оврагообразованием на г.Каштачной, а конкретно: насаждение растительности, сохранение дернового слоя, строительство дамбы не допускающей временные водотоки к вершинам оврагов. Тем не менее во время маршрута мы обнаружили вопиющее несоответствие всем нормам предосторожности и мерам борьбы с оврагами. Менее чем в 50 м. от оврага, который находится в стадии активного роста, в данное время идет строительство зданий (рис.8) наблюдается пятящаяся, донная и боковая эрозии, при этом пятящаяся эрозия направлена непосредственно в сторону дома. Вокруг оврага повсеместно наблюдаются трещины отрыва, лессовидные суглинки метровыми блоками сползают по краям оврага. По наблюдениям, за год овраг достиг в глубину примерно 5-7 м., в длину 15-20 м. Никаких мер по борьбе с этим оврагом не проводится.

Далее по ходу маршрута мы наблюдали реликты ливневой канализации  построенной около 20 лет назад  для защиты микрорайона от роста  оврага.

3.3.     Геологическая  деятельность подземных вод

Подземные воды по происхождению подразделяются на следующие типы: инфильтрационные, конденсационные, седиментационные (или реликтовые), магматогенные (ювенильные).

Инфильтрационные  воды. Они образуются в результате просачивания (инфильтрации) атмосферных осадков или вод рек и озер по порам и трещинам горных пород.

Конденсационные воды. Они образуются в результате конденсации атмосферной влаги в порах и трещинах пород в условиях резких суточных колебаний температуры пустынь.

Седиментационные (реликтовые) воды. Они образуются за счет захоронения вод древних бассейнов совместно с накопившимися в них осадками. Воды этих древних морских или озерных водоемов могли сохраниться в осадках и в сформировавшихся из них породах или просочиться в окружающие породы. В зависимости от того, остались реликтовые воды на месте или переместились в другие толщи, их подразделяют на сингенетичные, захороненные  в осадке и эпигенетические – отжатые при уплотнении осадка в перекрывающие или подстилающие толщи.

Магматогенные (ювенильные) подземные воды. Они поступают из глубинных недр земной коры.

Атмосферные воды просачиваются сверху вниз до водоупора, а затем перемещаются в горизонтальном направлении и постепенно заполняют все пустоты горной породы. Так возникают водоносные горизонты.

Водоносным горизонтом называется пласт или слой породы, в котором поры, пустоты и трещины заполнены водой.

По условиям залегания  в горных породах выделяют следующие  типы гравитационных подземных вод:

Воды верховодки. Верховодкой называется подземная  вода, залегающая на небольшой глубине  в зоне аэрации – зоне свободного проникновения воздуха. Обычно верховодка не имеет сплошного распространения, а образует сравнительно небольшие  линзы, которые располагаются на водоупорных породах.

Грунтовые воды. Первый от земной поверхности постоянный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Грунтовые воды обладают свободной поверхностью – зеркалом, или уровнем грунтовых вод. Этот уровень непостоянен. Обычно он повышается в дождливые и понижается в засушливые периоды. Если уровень грунтовых вод на каком-то участке поднимается до земной поверхности, то здесь образуется болото.

В целом грунтовые  воды характеризуются наличием свободной  водной поверхности – уровня, наличием только одного подстилающего водоупора и отсутствием напора.

Межпластовые (пластовые) воды. Они заключены между двумя водоупорами, то есть ограничены ими и сверху (со стороны кровли), и снизу (со стороны подошвы). Водоносные горизонты, содержащие межпластовые воды, обычно характеризуются обширной областью распространения, часто измеряемой тысячами квадратных километров. При этом они залегают на значительной глубине и выходят на поверхность лишь на периферии в области питания.

Геологическая деятельность, совершаемая подземными водами, заключается  в растворении минералов или  горных пород, по которым они движутся. Растворяющая способность подземных  вод значительно усиливается  с повышением давления и температуры, а также растворенными в них  газами Подземные воды не только растворяют горные породы, но и разрушают их механическим путем, выносят твердые частицы. Процесс выноса подземными водами твердых частиц из различных пород называется суффозией. Чаще всего суффозии подвергаются лёсс, пески, рыхлые песчаники; при этом водоносные слои уменьшаются в объеме и проседают. Таким образом, в результате суффозии возникают пониженные формы рельефа на поверхности земли, а в местах выхода подземных вод – суффозионные цирки.

Наряду с растворением и переносом растворимых и  твердых частиц подземные воды в  благоприятных условиях откладывают  их. Этот процесс может происходить  как на земной поверхности у выходов  источников, так и в пустотах пород  водоносных пластов. Отложение осадков  – одна из важнейших форм геологической деятельности, которая совершается подземными водами. Среди осадков, которые откладываются подземными водами на поверхности, нужно назвать известковые и кремнистые туфы, поваренную соль, железные и марганцевые руды.

одним из видов (результатов) геологической деятельности подземных вод являются смещения горных пород на крутых склонах, которые бывают весьма различными как по характеру, так и по масштабу. В частности, выделяют мелкие смещения (оплывины), крупные смещения (оползни), и внезапные обрушения огромных массивов горных пород (обвалы), которые обычно происходят в горных районах.

Оползень – это естественное перемещение массивов горных пород под влиянием силы тяжести. Он образуется в результате деятельности подземных вод при наличии в рыхлой толще осадков горизонтов пластичных глин. В ненарушенном состоянии такие глины мало отличаются от обычных осадков. Однако при механическом воздействии и увлажнении они приобретают высокую пластичность.

Во время прохождения  практики мы наблюдали процессы суффозии на правом берегу р.Томь (рис.9), размывание грунтовыми водами рыхлых отложений, которыми сложен правый берег и следствие – образование пустот, которые обрушаются в результате давления вышележащих пород. В результате на поверхности образовались впадины, суффозионные останцы и суффозионные цирки. По ходу маршрута так же наблюдались меры борьбы с суффозией в Лагерном саду, такие как: искусственно террасированные склоны окрестности Лагерного сада, вдоль террас ливневая канализация в виде оформленных металлом каналов слива, так же колодцев отстойников из которых дождевая вода поступает в р.Томь, таким образом во время дождей и паводков дождевая вода не пополняет уровень грунтовых вод.

Во время маршрута мы наблюдали оползневой склон скалы  «Боец» находящейся в Лагерном саду (рис.10). Суффозия и оползание резко усиливаются во время мощных дождей и таяния снега, в результате подъема грунтовых вод, поэтому для контроля пройден профиль гидрогеологических скважин, которые мы наблюдали на склоне по ходу маршрута.

Во время одного из маршрутов, изучая суффозионные процессы мы отметили среди мер борьбы с суффозией тот факт, что около 50 лет назад, Лагерный сад являлся уникальным местом, куда съезжались студенты-геологи со всей Сибири, чтобы наблюдать суффозинные процессы и изучать их. Затем администрация г.Томска приняла решение принимать меры борьбы с ними, так как Лагерный сад являлся не только уникальным местом геологических процессов, но и местом отдыха людей, памятником природы. Сначала был использован метод террасирования, но под действием силы тяжести, дождевых осадков этот метод не помог, так как гравий скатывался обратно в реку. После этого было принято решение о бетонировании берега, но это тоже не помогло. Для крайних мер был принят очень дорогостоящий проект: проходка горизонтальной штольни. Штольня пройдена в глинах Михайловской свиты, укреплена бетонными блоками (2х2 м.) по полупроложенной рельсы для вагонеток вывозящих глину, по обе стороны от рельс проложены углубленные канавки собирающие воду. Глины являются водоупором для водоносного горизонта, поэтому все воды, которые должны были протекать по Лагерному саду, собираются в штольне и по трубам поступают в Томь (рис.11). Штольня проходится в два конца. В один конец до памятника павшим воинам, в другой конец до сих пор проводится за гаражи в районе «Стройпарка». На сегодня общая продолжительность штольни 3,5 км.

Во время прохождения  маршрута на горе Каштачной мы наблюдали многочисленные выходы грунтовых вод. Источники выходят на поверхность на уровне Первой надпойменной террасы и глинистый горизонт лежащий  в основании второй надпойменной террасы служит им водоупором. Атмосферные осадки просачиваются сквозь рыхлые отложения второй террасы, скапливаются на водоупоре и выходят на поверхность у основания склона. В настоящее время после постройки автотрассы вдоль района, воды источников не пригодны не только для питья, но и для бани. Они содержат тяжелые компоненты выхлопных газов, химическое и бактериологическое загрязнение. При исследовании там найдены возбудители многих болезней, в том числе холерный эмбрион.

Во время маршрута, проходящего на правом берегу реки Томи, на ул.Аркадия Иванова ниже по течению от моста через р.Томь мы наблюдали рукотворную дамбу построенную в конце 40х годов, для защиты жителей Московского тракта от наводнений. Раньше этот поселок назывался «Заисток». Уровень р.Томь в то время был на 12 м. выше чем сейчас, каждое половодье реки сопровождалось затоплением поселка, вода достигала нынешнего Пивзавода. Дамба выстроена из бутового камня, который взят из каменоломен Томской Области. Налицо резкое падение уровня р.Томь, это объясняется варварской вырубкой лесов в Кузнецком Алатао, где река берет свое начало. Из-за этого пострадал весь природный биоценоз. Лес играет важнейшую роль для подземных вод и там где его нет, нет питания реки. Последние 5-7 лет ведутся активные работы по восстановлению леса, но на это потребуется огромное количество времени, а река уже обмелела. Ее истоки уничтожены и восстанавливаются. Вторая причина обмеления реки: откачка грунтовых вод из шахт Кузбасса, которые в качестве питания уже не поступают в реку. Налицо экологическая катастрофа. Так же в р.Томь значительно оскудело рыбное продовольствие. В окрестностях Томска ведутся работы по сужению русла, через каждые 3 км. засыпают береговые косы, чтобы поднять уровень воды.

3.4.     Геологическая  деятельность озёр и болот

Озера - это впадины на поверхности суши, заполненные водой. Озера размещаются на равнинах, в  областях предгорий и в горных районах. Озеро является источником пресной воды. 

По происхождению выделяют следующие типы озер: тектонические, вулканические, пойменные или старичные, карстовые и дельтовые.

Геологическая деятельность озеро начинается с постепенного разрушения берегов . Разрушенные породы уносятся в озеро. Накопление осадков в озерах происходит за счет сноса механический разрушенных и химический растворенных материалов в озеро.  
Старичные озера возникают на месте отделившихся русел рек.

Болото образуется вследствие заполнения осадками и зарастания растительностью  водоёмов, заболачивание лугов на равнинах в междуречьях. Органические остатки в болотах превращаются в торф, который в дальнейшем превращается в каменный уголь.

Во время прохождения  маршрута мы наблюдали заболоченную часть Сенной Курьи, которая имеет грунтовое питание за счет ключей, но так как это замкнутый водоем, он заболачивается, периодически его очищают, т.к. это место отдыха людей. Заболачивание идет от периферии в центр по низинному способу, это заметно по растительности: камыши, осока, ряска.

Так же по ходу маршрута мы наблюдали озеро Боярское, являющееся так же как и Сенная Курья старицей р.Томь, но более древней. Питание озера происходит за счет ключей, временных водотоков во время половодья и атмосферных осадков. Озеро имеет S-образную форму и повторяет очертания древнего русла р.Томь. Берега озера сложены пойменным аллювием обнажающимся в клифе по берегам. Аллювий сложен тонким глинисто-илистым материалом, заболачивается озеро по низинному типу.

3.5.     Геологическая  деятельность ветра

Ветер – движение воздуха в горизонтальном направлении из области высоких давлений в область низких под действием гравитационных сил. Его скорость пропорциональна величине градиента давления.

Воздушные потоки – это вертикальные перемещения воздуха: подъем теплого и влажного и нисходящий поток холодного и сухого.

Геологическая работа ветра  – это изменение поверхности  Земли под влиянием движущихся воздушных  струй. Ветер может разрушать  горные породы, переносить и аккумулировать продукты разрушения. Чем больше скорость ветра, тем значительнее результаты деятельности ветра.

Разрушительная работа ветра  состоит из дефляции и корразии.

Под дефляцией понимается процесс выдувания ветром мелких частиц горных пород. В пустынях или в верхних частях горных вершин струи воздуха проникают во все трещины и углубления и выдувают из них рыхлые продукты физического выветривания. Поверхность пустынь в результате дефляции постепенно очищается от мелкообломочного материала, остаются лишь крупные обломки. Таким образом формируются каменистые пустыни – гаммады.

Корразия –  механическая обработка обнаженных горных пород ветром при помощи переносимых  им твердых частиц, что приводит к обтачиванию, царапанию, шлифованию, высверливанию углублений.

Способность ветра к транспортировке  частиц зависит от его скорости. При сальтации переносимые ветром частицы перемещаются по поверхности Земли, подпрыгивая на высоту от нескольких сантиметров до нескольких метров.