Геолого-морфологическое строение и гидрогеологические условия

При оценке элювиальных отложений следует обращать внимание на степень выветрелости крупных обломков. Элювиальные крупнообломочные грунты следует разделять по следующим признакам: с прочными обломками (не разламываются руками) ; с рухляковыми обломками (разламываются, но не- растираются руками) и с глинистыми, обломками (растираются руками и размягчаются в воде). Для установления количественной характеристики степени выветрелости элювиального грунта используется выражение В. Б. Швеца: Kв = (Kt – K0)/ K0 .

Для определения этих величин устанавливают гранулометрический состав элювиального грунта, природного сложения, затем берут пробу на истирание во вращающемся барабане и определяют гранулометрический состав пробы после испытания на истирание. Отношение суммарной массы фракций размерами менее 2 мм к суммарной массе фракций крупнее 2 мм дает величину Kв. K0 характеризует это отношение в грунтах природного сложения, а Kt — в грунтах после испытания на истираемость. Значения Kв могут изменяться в пределах от 0 до 1.

Аллювий (аQ4)

Частицы горных пород, размытых рекой, переносятся на большие расстояния и откладываются в тех местах, где уменьшается скорость течения. Процесс выпадения из воды переносимых ею частиц называется седиментацией, а накопление их — аккумуляцией. Образованные при этом отложения называются аллювиальными или аллювием.

В зависимости от условий отложения различают несколько видов аллювия. Выпадение осадков может происходить на поймах рек в период паводков, в руслах нижнего течения и, наконец, в устьях рек. В соответствии с этим аллювий может быть пойменным, русловым и дельтовым.

Пойменный аллювий отлагается во время паводков на заливаемых пойменных террасах. Так как на поймах скорость течения воды меньше, чем в руслах, то обычно в пойменных водах содержатся более мелкие частицы породы, чем в русловых. По мере спада воды скорость ее уменьшается. Сначала выпадают самые крупные частицы, а потом более мелкие. На следующий год этот процесс повторяется, вследствие чего в разрезе можно различить годовые слои наносов.

Пойменный  аллювий характеризуется тонкой, почти горизонтальной   слоистостью,  неоднородностью  гранулометрического  состава и  малой мощностью слоев с характерным линзообразным выклиниванием. Он состоит из мелких частиц кварца и глинистых минералов,  в  основном  группы  каолинита  и  гидрослюд. Глинистые минералы группы   монтмориллонита   встречаются   в   очень небольших количествах, вследствие чего глинистые породы пойменного аллювия не склонны к сильному набуханию. В накоплении пойменного аллювия могут быть перерывы и на поймах образуются гумусосодержащие почвы. В последующие годы процесс накопления  может возобновиться,  в результате чего почвенные прослои будут погребены вместе с растительностью, которая постепенно обогатит пойменные отложения новыми порциями гумуса.

Особую разновидность пойменного аллювия представляет старинный аллювий, откладываемый только, в старицах рек. Старицы постепенно превращаются в замкнутые заболоченные понижения и заполняются мельчайшим иловато-глинистым материалом. В этих отложениях обычно содержится много органических остатков, гниение которых при недостатке кислорода приводит к образованию торфа и таких минералов, как пирит, сидерит и др. Для старичного аллювия, в отличие от пойменного, характерно наличие постоянного полного водонасыщения. Грунты старичного аллювия сильносжимаемы и находятся обычно в текучем или текучепластичном состоянии, а поэтому неустойчивы и обладают ничтожной несущей способностью.

Русловый аллювий откладывается в руслах рек после спада паводковых вод. Наиболее крупные частицы породы, увлеченные в русло реки во время паводка, после спада вод осаждаются. В результате в русле реки образуются перекаты и мели, нижняя часть которых сложена гравием и крупным песком, а верхняя — более мелкими песчаными частицами.

Для руслового аллювия, так же как и для пойменного, характерны горизонтальная или наклонная слоистость, малая мощность слоев и хорошая отсортированность материала. В отличие от пойменного в русловом почти не встречаются глинистые минералы и в основном он сложен песками различной крупности.

Дельтовый аллювий откладывается в устьях рек при их впадении в моря и озера. Впадая в водный бассейн, не имеющий течения вода реки   теряет   скорость, и   весь     принесенный   ими   обломочный материал  оседает  на  дно.  Он отлагается   на   прибрежном   откосе дна  слегка  наклонными слоями, постепенно утончающимися в сторону бассейна. Речные наносы по мере удаления от устья реки распространяются в водном бассейне в стороны, образуя конусообразную площадку,  изрезанную тонкими протоками.  По  форме такая площадка напоминает греческую букву «дельта», откуда и произошло название «дельта реки».

В  отложениях дельтового аллювия встречаются  все песчаные и  глинистые  фракции.  В  наиболее  удаленной  в  глубь  водоема  части дельты характерно образование илов, т. е. глинистых отложений в наиболее рыхлой  (начальной)  стадии образования.

Приведенные характеристики пойменного, руслового и дельтового аллювия и условия его образования характерны для равнинных рек. Образование аллювия горных рек имеет свои особенности. Здесь преобладает, не отложение осадков, а размыв. Большой уклон русла создает благоприятные условия для переноса крупных обломков горных пород. Перекатываемые по дну горных рек крупные обломки, глыбы и валуны постепенно обтачиваются и истираются. Как правило, аллювий горных рек сложен окатанным крупнообломочным материалом (валунами, гальками, гравием, крупным песком) и характеризуется большой водопроницаемостью.

Аллювиальные отложения горных рек практически следует считать несжимаемыми, что сообщает им большую несущую способность. Особенностью этого аллювия по сравнению с аллювием, равнинных рек является отсутствие глинистых минералов.

Пролювий (pQ4)

В горных районах обильное выпадение дождей или быстрое снеготаяние вызывает образование временных бурных потоков. Мощный поток, стекающий с крутых склонов, обладает громадной силой и увлекает за собой, подобно горным рекам, мелкие обломки пород, большие глыбы и валуны. Действуя захваченными обломками, как тараном, такой поток разрушает встреченные на пути выступы и неровности гор, увлекает их за собой и все более и более насыщается каменным материалом. Далее поток захватывает верхние слои мелкообломочного материала и почв и постепенно из водного превращается в грязекаменный. Такой поток называется сель, или силь. Временные грязекаменные потоки широко распространены на Кавказе и в Средней Азии.

Вырываясь из горного ущелья на равнину, сель быстро теряет скорость, и расплывается по сравнительно большой площади в виде конуса выноса. Вода из грязекаменного потока фильтруется к его подошве, а перенесенный каменный материал осаждается, образуя конус выноса, или сухую дельту. Обломочная масса, принесенная таким потоком, состоит из почти неокатанных обломков и совершенно неотсортирована: среди крупных глыб и валунов находятся гравийно-песчано-глинистые частицы. Отложения конусов выноса селевых потоков называются пролювиальными. или пролювием.

По исследованиям Е. К. Рабковой, можно различать селевые потоки связные, или структурные, турбулентно-текучие водокаменные и турбулентно-текучие грязекаменные.

Структурные, или связные, селевые потоки образуются в горных зонах. В геологическом строении водосборного бассейна обязательно наличие глинистых пород и глин. Объемная масса потока очень велика и составляет 1,9—1,6 т/м3. Глинистые фракции составляют не более 25—30% от твердой части потока; остальная часть состоит из песка, щебня, гравия и валунов. Вода входит в селевую массу как одна из составляющих. Для сохранения движения потока необходимо прямолинейное направление, без излучин. Такой поток движется как одно структурное целое и при остановке застывает, не распадаясь на составные части. Структурные потоки разрушают все встречающиеся на пути сооружения и другие препятствия по всей ширине движения. При уклонах 0,05—0,06° на конусе выноса дно русла покрывается слоем застывшего селя.

Турбулентно-текучие водокаменные селевые потоки также образуются в горных зонах. Водосборная площадь таких потоков сложена интрузивными породами, а также известняками, песчаниками и хорошо сцементированными конгломератами. Возможно наличие крупнообломочного материала: гравия, гальки, крупного песка. Присутствие глинистых пород не имеет существенного значения. Объемная масса селя  в таких потоках равна 1,6— 1,3 т/м3. Поток мало насыщен мелкоземом. Отдельные булыги и валуны достигают 1—2 м в окружности. Характер движения отдельных волн потока пульсационно-заторный. Наличие крупных обломков и заторного характера движения обусловливает большую разрушительную силу. На конусе выноса возможна некоторая сортировка выносимого материала.

Турбулентно-текучие грязекаменные селевые потоки образуются как в горной, так и в предгорной зонах. Для водосборной площади характерно преобладание мелкообломочного и обломочного материала,  супесей  и  суглинков.  Отмечается  наличие  большого количества гальки и щебня. Объемная масса селя сравнительно невелика и составляет 1,4—1,05 т/м3. Поток насыщен взвешенными мелкими фракциями и влекомыми по дну галечниками. Отложение больших масс на конусе выноса приводит к переливу по тока через ограждения, сопровождающемуся разрушением дорог, мостов и других сооружений. В отличие от структурных потоке и разрушение, происходит не путем удара, а подмывом. Характер движения потока беззаторный. На конусе выноса происходит некоторая сортировка влекомого материала по крупности.

Ледниковый (гляциальный)

Моренные отложения (gQ4)

Ледники высокогорных долин подобны рекам и имеют свои берега и ложе. При своем движении ледник пропахивает берега и дно ложа. Этот процесс называют экзарацией. В последнее время латинский термин «экзарация» постепенно заменяется русским термином «ледниковое выпахивание».

Обломки горных пород, выпаханные ледником, увлекаются движущимся льдом, и образуют подвижную прослойку, передвигающуюся по ложу ледника. Эти движущиеся прослойки, состоящие из обломков горных пород, усиливают выпахивающее действие и по мере продвижения вниз становятся все более мощными. Такие движущиеся массы обломочного материала называют моренами. Нижнюю часть, передвигающуюся по дну ледника, называют донной мореной, а боковые части, передвигающиеся по берегам, называют боковыми моренами. Во время движения ледника на его поверхности могут скапливаться обломки горных пород, упавшие со склонов гор. Такие обломки, постепенно накапливаясь, образуют верхнюю, или поверхностную морену. Если две долины сливаются в одну, то сливаются и ледники. В таких случаях произойдет объединение двух береговых морен. Объединенная морена окажется в середине нового объединенного ледника. Такие объединенные морёны называют срединными.

Каждый высокогорный ледник обязательно имеет три морены: донную и две боковых. Кроме того, могут быть еще верхние и срединные морены. Все эти морены движущиеся. Когда ледник опускается ниже снеговой  границы и  начинает таять, принесенные им морены также прекращают движение и образуют неподвижные, отложенные морены. Различают три вида отложенных морен: конечные, продольные и основные.

Конечные морены образуются из материала движущихся морен всех видов. Они образуют перед концом ледника валы или гряды и, окаймляя ледник, имеют слегка дугообразную форму. Иногда конечные морены прерываются водами, вытекающими из-под ледника, и образуют отдельные холмы и гряды. При непрерывном отступании ледника конечные морены будут отлагаться одна за другой, покрывая более или менее ровным слоем значительные поверхности. При наступании ранее созданные морены могут быть передвинуты и переотложены движущимся льдом. Продольные морены представляют собой валы, отложенные боковыми и срединными моренами вдоль ледника. Основные морены образуются из донной и внутренних морен в результате вытаивания внутренней части ледника. Образование основных морен, связано с быстрым отступанием ледника или с полным его исчезновением.

Из материала, принесенного   движущимися   моренами,  кроме отложенных морен образуются ещё сравнительно невысокие продолговатые холмы, длинная ось которых совпадает с направлением движения ледника. Такие холмы обычно сложены плотной глиной с валунами, а в их подошве часто обнаруживается отполированный выступ коренных пород. Эта форма рельефа называется друмлином. Иногда выступы расположены в нижнем  конце друмлина и выходят за его пределы, образуя отшлифованные скалы – «бараньи лбы» (Рис. 1)

Рис. 1 Схематический разрез друмлина: / — коренная скала   («бараний лоб»);  2 — морена

Длина друмлинов колеблется от нескольких сотен метров до 1 – 2 км, ширина обычно в 2 – 3 раза больше длины, но встречаются и такие друмлины, у которых ширина меньше длины в 10 раз и более. Высота друмлинов невелика и достигает нескольких метров. Очертания их мягкие, склоны пологие. Друмлины часто сопровождают моренные отложения покровных ледников и сравнительно редко встречаются в областях распространения ледников высокогорных долин.

Отложенные морены состоят из самого разнообразного материала, от самых тонких частиц до крупных валунов, диаметром 2—3 м и более. Соотношения между составляющими частями могут быть самыми различными:  в одних случаях преобладают глины или суглинки  с  включениями крупных обломков (гравия, щебня, валунов), в других — из смеси крупнообломочного материала с глинистыми и чистыми песками. Среди ледниковых отложений можно встретить груды валунов или отдельные валуны.