Шпаргалка по "Геологии"

№21

Гравитационные процессы

Гравитационные  процессы развиваются только на крутых склонах с углом наклона более 30°. Главной областью их распространения  являются горы. На равнинах они встречаются  там, где имеются очень крутые склоны. При обрывистых и нависающих склонах развивается процесс обваливания — внезапное обрушение громадных блоков горных пород. На склонах меньшей крутизны возникает процесс осыпания, при котором основную роль играет скатывание обломков на поверхности склона. Обвальные процессы, или горные обвалы представляют собой обрушения крупных массивов горных пород, происходящие внезапно и сопровождающиеся дроблением сорвавшейся массы при ее падении к подножию склона. Важнейшими условиями образования обвалов являются крутизна склонов, сложная тектоника, присутствие крупных трещин, длительная подготовка склона, выражающаяся в развитии трещиноватости в скальных породах. Непосредственной причиной обвалов могут быть землетрясения, сильные ливни, удары молнии. В результате обвальной денудации склонов возникают гравитационные или обвальные обрывы и обвальные цирки и ниши. К аккумулятивным формам относятся обвальные гряды и холмы. Гряды располагаются обычно вдоль склона, но встречаются и поперечные гряды, расположенные под обвальными цирками. Поверхность обвальных гряд имеет крайне неправильный, хаотический рельеф и изобилует беспорядочно расположенными скальными выступами и глыбами. Обвальные отложения, слагающие эти формы рельефа, характеризуются полным отсутствием сортировки обломков, совместным нахождением очень крупных глыб, мелко раздробленного материала, средних и мелких обломков, хаотически сгруженных и совершенно не скатанных. Петрографический состав обломков обычно однороден и полностью соответствует составу пород, слагающих обрыв. Особым типом обвалов являются лавинные обвалы, связанные с лавинами, деятельность которых подробно изучена Г.К.Тушинским. Снежные лавины увлекают за собой большое количество земли, щебня, глыб и с огромной скоростью проносят все это к подножью склона, где образуются лавинно-обвальные гряды и холмы. Главной денудационной формой являются лавинные лотки — желобообразные углубления на склонах. Осыпные процессы развиваются намного медленнее обвальных, но распространены несравненно шире. Осыпи являются характернейшим элементом горного ландшафта. Они имеют большое значение для хозяйственной деятельности человека в горах. Под осыпями понимают скопления обломков, скатывающихся по склону под действием силы тяжести и отлагающихся у его подножия. Важнейшими условиями для образования осыпей являются крутой уклон земной поверхности, обилие скальных выходов коренных пород, сухой или морозный климат с интенсивным накоплением продуктов выветривания в виде щебня. Осыпи очень характерны для высокогорной зоны, т. е. там, где продукты выветривания не закрепляются растительностью.

Коллювий обрушения (обломочный материал, накопившийся на склонах гор или у их подножий путем перемещения с расположенных выше участков под влиянием силы тяжести (осыпи, обвалы, оползни) и движения оттаивающих, насыщенных водой продуктов выветривания в областях распространения многолетнемерзлых горных пород). Обвальные и осыпные отложения, находясь часто в тесном переплетении друг с другом, образуют в горных странах чрезвычайно распространенный там коллювий обрушения, сплошным плащом одевающий подножье горных склонов. Знание его особенностей очень важно при проведении горных и геологоразведочных работ. В связи с тем, что встречаются древние, ныне задернованные осыпи и обвалы, важно умение распознавать их по внешним формам рельефа. Проходка буровых скважин и горных выработок в них очень затруднена. Главную опасность представляет собой увлажнение толщи коллювия природными или производственными водами. Особенно опасны в этом отношении древние осыпи, обычно уже совершенно задернованные с поверхности. Вследствие увлажнения, при вскрытии их горными работами, они приходят в движение, которое может иметь катастрофические последствия.

Гравитационные подводные процессы

К гравитационным процессам относят такие, в возникновении  и развитии которых основная роль принадлежит силе тяжести. Для проявления склоновых процессов на батиальных и абиссальных глубинах на морском дне условия особенно благоприятны, так как донные отложения из-за высокого насыщения их водой обладают повышенной пластичностью. Именно гравитационные процессы осуществляют в океане основную работу по перемещению осадков на склонах. 
Пока имеются лишь отрывочные сведения о крипе – процессе медленного сползания или оплывания толщ осадков на относительно пологих склонах. Одним из проявлений крипа являются песчаные потоки, а на резких перепадах профиля склона даже «пескопады», описанные при проведении подводных наблюдений в каньонах. Более широко известны подводные оползни, которые были впервые обнаружены еще в 30-х годах А.Д. Архангельским и Н.М. Страховым при изучении осадков в Черном море. Уже при уклонах 3-5° на морском дне могут возникнуть оползневые явления. Для того чтобы спровоцировать подводное оползание, достаточно небольшого сейсмического толчка или даже серии ритмических колебаний давления столба воды в верхней части материкового склона или на бровке шельфа, возникающих при прохождении гребней и ложбин волн во время крупных штормов. На более крутых склонах оползни могут возникать самопроизвольно, как только масса накапливающейся на наклонной поверхности толщи осадков превысит предел их прочности. 
Подводные оползни могут быть «структурными»: сползают целые блоки пород без существенных нарушений структуры внутри блока. Более обычны пластичные подводные оползни: перемещение блока пород, постепенно переходящее в пластическое течение грунта с внутренним взаимодействием частиц, подобное лавинам или грязекаменным потокам на суше. В результате массового развития подводных оползней на материковом склоне в его нижних частях и на материковом подножии формируется холмисто-западинный рельеф. Довольно часто встречаются ископаемые подводные оползни, вскрываемые в геологических разрезах. Другой тип гравитационных процессов – мутьевые потоки – гравитационное течение водной суспензии твердых частиц. Так как суспензия содержит взвешенные минеральные частицы, у нее большая плотность, чем у простой морской воды. В результате суспензия погружается на наклонное дно и скатывается по нему. Большая скорость течения потоков обеспечивает не только перенос взвешенного минерального материала, но в ряде случаев и эрозию дна. 
Подводные оползни, следовательно, способны переходить в мутьевые потоки.

Водно-гравитационные процессы

Водно-гравитационные процессы характеризуются тем, что  смещение горных пород по склону происходит при их увлажнении. К этой группе относятся оползание, солифлюкция и нивация, а также имеющая меньшее значение дефлюкция. Сползание представляет собой процесс соскальзывания крупных блоков или разрушенных масс горных пород по возникающим в массиве склона разрывным поверхностям. Оползание происходит под действием силы тяжести и обычно обусловлено присутствием подземных вод. Основными условиями возникновения оползней являются наличие достаточно крутых склонов (обычно не менее 25°) и увлажнение определенной части пород в области склона. Оползни имеют большое инженерно-геологическое значение. Причинами образования оползней могут быть: 1) быстрое возникновение крутых склонов (например, при подмыве их рекой, морем); 2) присутствие водоносных и водоупорных (глинистых) слоев, обусловливающих повышение влажности пород и тем самым уменьшающих внутреннее трение с возникновением поверхностей облегченного скольжения, по которым и происходит срыв вышележащего блока; 3) геологическое строение — расположение слоев, крупных тектонических трещин и в особенности наличие глинистых пород, пластичность которых резко возрастает при увлажнении; 4) большая высота склона, обеспечивающая минимальный вес горных пород, необходимый для отрыва блока. Оползанию способствует и переувлажнение пород склона водами атмосферных осадков, образование при быстром развитии крутых склонов продольных к ним трещин бортового отпора (отседания), обусловленных силами упругого последействия, связанными с разгрузкой от давления уничтожаемых денудацией толщ. Различают четыре большие группы оползней. 1. Оползни-обвалы — представляющие собой результат соскальзывания крупных блоков прочных пород по глинистому субстрату с одновременным дроблением их и сгруживанием у подножья образующейся циркообразной стенки отрыва. 2. Собственно оползни — разнообразные по сложности, глубине и размерам. 3. Осовы — мелкие оползни с глубиной залегания поверхности скольжения менее 5 м и захватывающие только рыхлые поверхностные отложения. 4. Сплывы — смещения, захватывающие только самый поверхностный, подготовленный выветриванием покров на глубину не более 1 м. Главное значение имеет лишь вторая группа, собственно оползней. Эта группа подразделяется на блоковые и глетчерные оползни. Блоковые оползни представляют собой результат смещения крупных блоков горных пород по возникающей при этом поверхности сползания. Она может быть динамической и предопределенной. Динамическая поверхность возникает в ходе отрыва и скольжения блока по законам механики. В поперечном разрезе она представляет собой вогнутую кривую, близкую к параболе. Предопределенная поверхность определяется геологическим строением — положением поверхностей напластования, тектонических трещин, контактов с интрузивами. Форма поверхности оползания в плане зависит от формы склона и гидрогеологических условий. По форме поверхности выделяют оползни линейные, циркообразные и ложкообразные. В зависимости от высоты и формы склона, количества водонасыщенных горизонтов блоковые оползни могут развиваться неодинаково. При невысоких склонах с единым базисом оползания они бывают одноярусными. При наличии нескольких водоносных горизонтов может образоваться несколько ярусов оползней. По характеру движения блоков оползни подразделяются на соскальзывающие и выталкивающие, названные А.П.Павловым деляпсивными и детрузивными. Деляпсивные оползни развиваются путем свободного скольжения блоков под действием своего веса при сравнительно ровной поверхности склона и положении базиса оползания на уровне подошвы склона или выше нее. Обычно эти оползни возникают в нижней части склона. Детрузивные оползни бывают более крупными и возникают чаще в верхней части склона. Базис оползания располагается ниже уровня лежащих впереди горных пород, которые при оползании выталкиваются. Тело оползня при этом в нижней части оказывается интенсивно разрушенным. Глетчерные оползни или оползни-потоки образуются при периодических сильных ливнях, на участках, сложенных раздробленными толщами, при их сильном увлажнении. При этом оползающие блоки сразу же разрушаются, образуя поток глыб или щебня, по форме напоминающий глетчер. В результате развития оползней образуются денудационные формы рельефа — стенки отрыва и аккумулятивные формы — оползневые террасы, холмы и гряды. Размеры оползней в большой степени зависят от высоты склонов. В горах оползневые блоки достигают иногда нескольких километров в поперечнике. Оползневой рельеф характеризуется своей хаотичностью, обилием неправильных бугров и мелких бессточных западин. На равнинах размеры оползней чаще измеряются десятками и сотнями метров и формы рельефа их более типичны. Стенки отрыва имеют большую крутизну (до 45° и более). В плане они чаще дугообразны, иногда вытянуты параллельно склону. От стенки отрыва оползневое тело отделяется оползневой западиной. Это, первоначально, обычно бессточная впадина, образующаяся между стенкой отрыва и тыловой частью оползня. Иногда в западинах возникают мелкие озерца или заболоченность. Оползневое тело может иметь форму удлиненного холма или вытянутой параллельно склону гряды (линейные оползни). Различают тыловую и лобовую часть оползня. В тыловой части тело оползня мало разрушено. Здесь характерны плоские площадки, наклонные в сторону склона — оползневые террасы, сохраняющие первоначальную форму блока. Нижняя часть тела оползня обычно бывает интенсивно разрушена. Рельеф тут имеет очень неправильные очертания. Развиты бугры выпирания и мелкие бессточные впадины, нередко занятые озерцами.

Меры борьбы с оползнями можно разделить на пассивные и активные.

Пассивные, запрещающие то или иное действие. Запрещается: подрезать оползневые склоны, производить взрывные работы вблизи оползневой зоны, уничтожать лес, сбрасывать на оползневые склоны поверхностные и подземные воды.

Активные меры, обусловливающие ликвидацию или снижение причин развития оползней.

1. Осушение горных пород в массиве данного склона с помощью дренажа.
2. Укрепление склонов с применением подпорных стенок или свай-шпонок. Сваи-шпонки – это ж/б или металлические столбы, которые вставляют в предварительно пробуренные на оползне скважины;
3. Укрепление путём силикатизации грунтов склонов;
4. Проведение разгрузочных работ в активной зоне (полный съем оползневых масс, срезка активной части оползня, очистка скальных откосов, террасирование и уполаживание склона, общая планировка склона) и пригрузки в пассивной зоне (отсыпка и отвал грунта).

№22

Эндогенными (внутренними) процессами называются такие геологические процессы, происхождение которых связано с глубокими недрами Земли. Вещество земного шара развивается во всех своих частях, в том числе и в глубинных. В недрах Земли под внешними ее оболочками происходят сложные физико-механические и физико-химические преобразования вещества, в результате которых возникают мощные силы, воздействующие на земную кору и коренным образом преобразующие последнюю. Вот эти-то преобразующие процессы и называются эндогенными процессами(явления вулканизма и землетрясения). 
Интрузивный магматизм - явления, связанные с процессом образования горных пород из расплавленной огненно-жидкой магмы в процессе ее движения и остывания. Эффузивным магматизмом, или вулканизмом называется выброс на земную поверхность различных магматических продуктов. Последние подразделяются на газообразные, жидкие и твердые. В развитии вулкана можно выделить три стадии:

1. Субвулканическая – на протяжении ее идут процессы формирования магматического очага и дифференциации магмы. Считается, что большая часть крупных магматических очагов формируется на глубинах 40 – 150 км. Отсюда магма поступает в сравнительно небольшие вторичные очаги, расположенные на небольших глубинах и непосредственно питающие извергающийся вулкан.

2. Собственно вулканическая (стадия извержения) – характеризуется выбросом твердых, жидких и газообразных вулканических продуктов на поверхность.

3. Поствулканическая (фумарольная) – происходит выход только газообразных продуктов.

В зависимости от характера подводящего канала вулканы  можно разделить на два типа.

1. Трещинные вулканы изливают, как правило, очень жидкую и подвижную лаву, в силу чего извержения обычно носят спокойный характер. Растекающаяся по поверхности лава создает обширные уплощенные покровы. Такие извержения очень широко были представлены в геологическом прошлом Земли, а сохранившиеся от них лавовые покровы получили название трапповых.

2. Вулканы центрального типа в своей осевой части имеют цилиндрический канал (жерло), соединяющий кратер с магматическим очагом. Иногда на склонах вулканического конуса возникают паразитические кратеры.

Главным фактором, определяющим характер извержения, следует, очевидно, считать химический состав лавы, поскольку от него зависит  подвижность лавы и наличие в  ней газов. По характеру извержения и составу вулканических продуктов  можно выделить четыре категории  вулканов: эффузивную наземную; эффузивную подводную; пирокластовую; эксплозивную. В составе каждой категории можно выделить несколько типов извержений. 
1. Эффузивные наземные извержения характеризуются господством лавы в составе продуктов и отсутствием сильных взрывов; связаны с рифтовыми структурами; изливают подвижную базальтовую (основную) лаву.

Исландский (трещинный) тип извержений характеризуется тем, что магма приближается к поверхности по узким и длинным трещинам. Газы, скопившиеся в верхней части лавового очага, выходят по ранее существовавшей трещине, поэтому сильных взрывов не происходит. Сразу за выделением газов начинается излияние потоков жидкой базальтовой лавы, растекающихся на большие расстояния и формирующих очень плоский конус. В конце извержения лава прорывается только в отдельных местах трещины, где возникают многочисленные плоские конуса.

Гавайский тип извержений очень близок к трещинным, но подъем лавы здесь происходит через трубообразный канал. Вначале также происходит выброс небольшого количества газов, после чего из мелкого и широкого (блюдцеобразного) кратера начинается излияние подвижной базальтовой лавы. Конус вулканов гавайского типа плоский и обычно имеет гигантские размеры. Так, крупнейшим действующим вулканом Земли является Мауна-Лоа (о. Гавайи), высота которого около 10 км, а объем превышает 21 1000 куб. км. В силу особенностей формы такие вулканы называют щитовыми.

2. Эффузивные подводные извержения являются самыми многочисленными и наименее изученными. Они также приурочены к рифтовым структурам, отличаются господством базальтовых лав. На дне океана при глубине 2 км и более давление воды столь велико, что взрывов не происходит, а значит, и пирокластов не возникает. Под давлением воды даже жидкая базальтовая лава далеко не растекается, образует короткие куполообразные тела или узкие и длинные потоки, покрытые с поверхности стекловатой коркой. Отличительной чертой подводных вулканов, находящихся на больших глубинах, является обильное выделение гидротерм, содержащих высокое количество сульфидов меди, свинца, цинка и других цветных металлов.