Геолого-морфологическое строение и гидрогеологические условия

Необходимо отметить три важнейших характеристики отложений морен: неоднородность состава, отсутствие сортировки и окатанности отложенного материала и отсутствие слоистости.

 

Мерзлота

Сезонная мерзлота

В зимнее время грунты промерзают   на некоторую глубину, а в теплое время года оттаивают. Это явление называется  сезонным промерзанием. Глубина  промерзания  различна - от долей метра на юге до 3-4 м на севере и зависит в первую очередь от климата и состава пород. Наибольшее промерзание отмечено в рыхлых грунтах с открытыми  порами   (пески,  гравий,  галечник), меньше промерзают глинистые грунты. Величина промерзания грунтов ориентировочно может быть установлена по карте сезонного промерзания. Более точно глубину промерзания определяют расчетным путем с учетом  местных  геологических, климатических и других условий.

Сезонно промерзающие грунты относят к неустойчивым основаниям. При промерзании грунты,  например   пылеватые суглинки и супеси, за счет влаги увеличиваются в объеме. Это явление называется морозным пучением. Оттаивание  размягчает  грунты. Поверхность земли при этом несколько понижается. Такого типа вертикальные, особенно неравномерные колебания, опасны для зданий и сооружений.  Влияние  зимнего  пучения   на   устойчивость зданий предотвращают заложением фундаментов па глубину, превышающую зимнее промерзание грунтов, Глубже  сезонного промерзания

необходимо размещать различные водоводы. Это предохраняет их от промерзания.

 

Многолетняя мерзлота

В ряде районов земного шара (север Европы и Америки, север и восток Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже 0°С. Такие породы называют многолетнемерзлыми (или вечно мерзлыми), а территорию - областью многолетней мерзлоты. В России многолетняя мерзлота занимает около 47% площади страны. Происхождение мерзлоты связывают с оледенением четвертичного периода, В наши дни мерзлота довольно хорошо изучена: известны ее границы, мощность, свойства; разработаны принципы инженерно-геологических изысканий и строительства зданий и сооружений. По площади  многолетняя  мерзлота разделяется на три зоны: 1)  сплошная   (территория  Крайнего Севера)  с мощностью более 100 м и температурой от -5 до -10°С; 2) с таликами (южнее зоны Крайнего Севера), когда мерзлота содержит талые участки, а мощность мерзлых толщ достигает 25—60 м при температуре от - 1 до -3°С; 3) островная — в виде отдельных участков мерзлых пород на территории юго-восточной части России: мощность мерзлых толщ не превышает 10—15 м при температуре от 0 до -1°С.

Существование таликов в большинстве случаев связано с приносом тепла подземными и поверхностными водами. Талики могут образовывать отдельные горизонты    или   пронизывать толщи мерзлых грунтов полностью или частично.

Многолетняя мерзлота по вертикали разделяется на три слоя: 1) деятельный слой, 2) собственно многолетняя мерзлота и 3) подмерзлотные породы, на которых залегает вся толща мерзлых грунтов.

Деятельный слой — верхняя часть толщи многолетней мерзлоты, которая ежегодно летом оттаивает (сезонная мерзлота). Мощность этого слоя находится в    зависимости от климата и состава грунтов и колеблется от 20—30 см до 3—4 м. Наибольшая мощность отмечена в песках южных районов распространения многолетней мерзлоты. Мощность деятельного слоя имеет существенное значение для строительства.    В  практических целях    различают мощность: естественную, измеренную при инженерно-геологических изысканиях; нормативную, определенную как максимальную по многолетним данным (более 10 лет); расчетную, определяемую с учетом теплового влияния сооружения.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

Многолетняя мерзлота по своей мощности может быть от не-                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   скольких метров до многих сотен метров, например на севере Якутии обнаружена мощность в 2600 м. Под Долинами рек в связи с теплом, приносимым водой, мерзлота опускается глубже от поверхности земли или даже полностью отсутствует. Толщи мерзлоты бывают:  непрерывные, когда грунты по всей глубине находятся в мерзлом состоянии, и слоистые, в которых  талые и мерзлые грунты чередуются. По физическому  состоянию среди мерзлых грунтов выделяют: 1)  твердомерзлые (монолитные), когда минеральные частицы сцементированы льдом в твердую массу; 2) пластичномерзлые, способные сжиматься, в силу того что в их порах кроме льда еще имеется незамерзшая вода, и 3) сыпучемерзлые (сухая мерзлота), когда вследствие недостатка воды грунты не сцементированы льдом и сохраняют рыхлость. Важнейшей   особенностью   мерзлых   грунтов  является  присутствие в них льда, который может находиться в виде цементирующей массы  (дисперсные кристаллы, мелкие прослойки, жилки)  и в виде слоев, гнезд и других крупных форм залегания. Слои и линзы могут иметь мощность в несколько метров, образовывать отдельные горизонты и зоны повышенной льдистости.    При инженерно-геологических изысканиях очень важно выявлять эти особенности строения мерзлых толщ, чтобы правильно определять место расположения сооружений, их компоновку, глубину заложения фундаментов, прогнозировать возможные осадки и устойчивость здании.

 

Вечная мерзлота.

Иногда грунты постоянно (тысячи лет) находятся в мерзлом состоянии. Территорию, которую они занимают, именуют криолитозонной. Происхождение вечной мерзлоты связывают с периодом оледенений северного полушария Земли, оно было 10- 15 тысяч лет назад.

Вечномёрзлая толща по своему строению бывает двух типов: 1) непрерывная, т. е. В виде сплошного массива из мёрзлого грунта; 2) слоистая – в виде чередования мёрзлых слоёв со слоями талых грунтов или чистого льда.

В вечной мерзлоте присутствуют все виды грунтов. Грунты скального класса занимают незначительное место. Основную массу мерзлых толщ составляют дисперсные грунты (супеси, суглинки, глины, пески и т. д.)

Строительство и эксплуатация объектов на территории вечной мерзлоты представляет собой сложную работу и осуществляется по специальным нормативам. При земляных работах строителям приходится разрабатывать вечную мерзлоту, как скальный грунт. Поэтому при строительстве стремятся не делать выемок. 

5. Построение карты гидроизогипс

№ скв.	Отметка устья скважины	Глубина от поверхности земли до грунтовой воды, м	Отметка уровня грунтовых вод
1	17.8	1.3	16.5
2	17.3	1.3	16.0
3	16.3	1.2	15.1
4	15.4	0.1	14.3
5	16.1	0.8	15.3
6	14.5	0.9	13.6
7	14.0	0.9	13.1
8	14.0	0.7	13.3
9	15.2	0.7	14.5
10	13.0	0.7	12.3
11	13.0	0.8	12.2
12	14.5	0.8	13.7
источник	12.5

 

I = DH/L

I 2-3 = (16-15.1)/10.2 = 0.0882

I 6-7 = (13.6-13.1)/6.6 = 0.076

 

V  = kфI; 

V 2-3 = 12*0.0882= 1.059 (м/сут)

V 6-7 = 12*0.076 = 0.91 (м/сут)

 

 

 

 

6. Индивидуальное задание

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Поверхность Вологодской области по геологическому устройству не представляет собой однородной территории, сложенной отложениями какой-либо одной геологической эпохи. Отдельные ее части отличаются друг от друга по составу материнских пород. При этом характерно, что смена более древних отложений сравнительно молодыми происходит в восточном направлении. От края Балтийского кристаллического щита, который захватывает крайний северо-запад территории области, древние геологические отложения все дальше и дальше уходят «глубь, перекрываемые отложениями более поздних геологических эпох, и снова подходят вплотную к земном поверхности уже в районах древней складчатости  на Тимане и Урале.

На схеме геологического строения территории Вологодской области видно, что самыми древними породами здесь являются девонские. Еще более древние породы, образовавшиеся в эозойскую эру и в кембрийский и силурийский периоды палеозоя, погребены под мощной толщей более поздних пород и выходят на поверхность за пределами Вологодском области на Балтийском щите, Тимане и Урале. Девонские отложения встречаются лишь на южном побережье Онежского озера. Они представлены преимущественно красящими глинами, песками и песчаниками.

Каменноугольные отложения занимают всю западную часть области. В карбоне почти вся территория Европейского Севера была покрыта морем, из которого выступали лишь Балтийский щит, Тиман и Урал.

В пределах современной Вологодской области не была покрыта морем лишь ее крайняя северо-западная часть, являющаяся окраиной Балтийского щита. Вдоль морских берегов, на дне обширных озер и болот происходило отложение остатков богатейшей тропической растительности, покрывавшей тогда эти районы.

Карбоновые отложения Вологодской области являются частью каменноугольной средне-русской дуги, протянувшейся от Подмосковного бассейна до побережья Белого моря. Отложения карбонового моря представлены кирпичными и огнеупорными глинами, месторождения которых имеются в Вытегорском районе, известняками, встречающимися почти во всех западных районах. В Вытегорском районе имеются и также месторождения минеральных красок.

В начале пермского периода почти вся территории Вологодской области продолжала оставаться под водой, а затем море начало постепенно мелеть и отступать. Осадки пермскою периода примыкают с востока к полосе карбона и занимают более половины территории области. Это основные породы, слагающие ее поверхность. Хотя они и прикрыты более молодыми отложениями, но по берегам рек, по склонам возвышенностей и оврагов выступают на поверхность.

Пермские отложении представлены главным образом та-

тарским и казанским ярусами Русской платформы. Первый из них занимает весь бассейн реки Сухоны, а второй, сильно уступающий ему по распространению, находится в долине реки Вожеги, впадающей в озеро Воже. Татарский ярус представляет собой континентальные пермские отложения. К концу пермского периода море окончательно обмелело и на освободившейся из-под воды территории простиралась суша с климатам пустыни.

В континентальных отложениях пермского периода В. П. Амалицкий в 1910 г. открыл на берегах Малой Северной Двины остатки пермских ящеров—динозавра, парейазавра и иностранцевии, а также остатки сухолюбивой флоры, что подтверждает континентальный характер отложений татарского яруса. Континентальный характер верхней Перми подтверждается и пестроцветнымп породами, складывающими татарский ярус многочисленные выходы мергелей и глин часто встречаются по Сухоне (от впадения в нее Шохты до Великого Устюга), а также по Уфтюге, Городишне, Стрельне и другим ее притокам. Кроме мергелей и глин, их сопровождающих, пермские отложения широко представлены выходами известняка по Средней Сухоне, который издавна разрабатывался населением, использовавшим его при строительстве зданий в городе Тотьме и в деревнях. Известняк распространен также в долине Уфтюги, впадающей в Кубенское озеро, в бассейнах Ваги и Юга. Значительно реже встречаются месторождения доломита и гипса (главным образом по Сухоне).

С верхне-пермскими отложениями связаны и многочисленные соленосные источники, вытекающие из пермской известково-гипсовой толщи. На территории области насчитывается свыше 20 источников. Наиболее известные из них— Тотемские и Леденгские, имевшие ранее большое промышленное значение (солеварни, установленные на них, снабжали солью Европейский Север). На тотемских источниках функционирует солелечебный курорт, а на леденгских — детский солелечебный санаторий. С пермскими отложениями связаны также слои серого песчаника по реке Старая Тотьма, отдельные выходы серного колчедана (река Леденга), мраморовидного известняка (у с. Брусенец на Сухоне) и др.

Из мезозойских отложений на территории Вологодской области встречаются островные, в значительной мере смытые более поздними геологическими процессами, отложения триасового периода и гораздо реже — юрского и мелового. В триасе территория современной области представляла собой сушу (море отступило далеко на север и сохранилось лишь в Печорском бассейне).

Исследователь    геологии    Европейского   Севера    М.   Б. Едемекий указывал на нахождения триасовой фауны в бассейне Юга и на двинско-волжском водоразделе. Триасовые отложения  имеются   на  Сухоно-Волжском   водораздельном плато и в юго-восточной    части области.    Они    представлены глинами, песками и конгломератами,   ярко   окрашенными в красный,   голубой и   желтый   цвета,   что подтверждает континентальный их характер.   Юрские   отложения покрывают  незначительную  часть территории   области  на крайнем ее юго-востоке — в Рослятинском   и   Никольском районах.   В   юрском   периоде   море   опять   постепенно  продвигалось в южном направлении и начало сокращаться лишь к концу мелового периода,   отложения   которого   (остатки песчаников и темных глин) встречаются весьма редко.