Основы природо- и недропользования

1. Природные, технологические, экономические и правовые составляющие природопользования.

Составляющие недропользования: 1) минеральные ресурсы: а)жидкое сырье, нефть, газ, вода б) твердое, высоколиквидное (цена растет на него): никель, уран, золото, медь, платина, алмазы 2) питьевая подземная вода (в аридных районах вода дороже полезных ископаемых, даже нефти) 3) недропользование для построения инженерных сооружений 4) некоторые отработанные МПИ – карьерная добыча исп сейчас под свалки. Недропользование,как отрасль науки вкл: 1)природные русурсы: неисчерпаемые и исчерпаемые (подз воды, прибрежно морские россыпи, редкие металлы, некоторые МПИ нефти, ресурсы водорода из мантии, геотермальная энергия). 2)технические: - вложение средств в отработку МПИ, техника, технология в освоении МПИ (карьерная добыча, геотехнология, подземные рудники, физ-хим геотехнология и отработка россыпей – драги, техника для поисков и разведки: буровые станки, оборудование для проходки горных выработок, каротаж-приборы, измеряющие гамма поле и магнитное поле, космические замеры и изучение) - работа с пробами - методические вопросы: в целях геомониторинга и геоэкологического картирования нужно следовать принципу последовательных приближений и экономической целесообразности. 3) пространство где мы живем, использование недр в экономических целях. 4) правовые вопросы: закон о недрах и экологические вопросы.

 

2. Правовые вопросы недропользования.

1) имеющиеся нормативные акты: з-ны РФ, субъектов РФ, постановления совета министров и ведомственные постановления итд

- з-н о недрах 92, 95, 2002 года, - зн о разделе продукции, - зн о драгметаллах и камнях, - зн об оплате за геологическую инфу 2002 год; - зн о земле и тд, 2) косвенные законы: - зн об охране ОС, -зн об атомной энергетики, - о водных ресурсах и тд. Закон о недрах. 1) условия, права собственности на недра: недра принадлежат гос-ву, находятся в совместной собственности федеральной и субъектов федераций, собственность на недра отделена от собственности на землю, право собственности на ресурсы нет. Шельф и морская зона собственность гос-ва. 2) Право собственности на геологич инфу. Должна предоставляться в федеральные фонды. 3) Первооткрыватели МПИ не имеют право на преимущество эксплуатации 4) Работа с недрами на лицензионной основе (лицензия на региональные исследования 5 лет, - геологическое изучение и поиски 5 лет, - разведка и добыча 20-25 лет (в пределах горного отвода), - бессрочная лицензия на исследования в заповеднике и для подземных сооружений, - лицензия на сбор палеонтологических и камнесамоцветных коллекций) 5) Владелец участка земли может использовать свой участок, он имеет право пользоваться недрами без лицензии для добычи общераспространенных ПИ без проведения взрывных работ итд

 

3. Геолого-экономическая оценка месторождений по запасам и качеству руд, горно-техническим условиям эксплуатации, географо-экономическим и геоэкологическим параметрам.

ОЦЕНИВАЕТСЯ: I. Типы руд по кач-ву: - по кач-ву элементов; - минералов: кварц, флюорит, слюда и тд; - пород: МП облицовочного камня, гранита итд (П Г С –песчанно-гравийные смеси).Кач-во определяется по процентному содержанию полезных элементов. По содержанию пол элементов: - если металлич руды, то в % от 0,01 до десятков % в зависимости от кларка; - если микроэлементы 10 в -6 гр/тонну и менее, то в гр/тонну измеряется полезный элемент (золото, платина, серебро…); - если россыпные МП (кг, гр, мг/ м в кубе) для северных регионов вводится коэфф содержания льдистости – процент льда; - иногда для фосфора, марганца, ванадия измеряют содержание в оксидах; - не металлы, кристалл сырье (калийные соли, ювелирные кристаллы, измеряют размер кристалла, объем, длину волокна: карт/тонну, 1каррт = 0,2 гр алмаза); - комплексные, содержание комплексных руд (выделяют основной компонент и попутный). II. Сл этап - обогащение руд. III. Сл этап – оценка МПИ по запасам. Масштаб запасов: крупный, средний, мелкий. Но есть уникальные МПИ. Категории запасов: простые МПИ (оч хорошо изучены, класс А), промежуточные (не очень высокая степень изученности, кл Б), редкая сеть наблюдений (С1, сложная морфология рудных тел, неравномерное распределение ПИ), подвешенные запасы – краевые (фланги МПИ, кл С2, которые вскрыты единичными скважинами). Категории ресурсов: делятся на Р1,Р2,Р3 – предположительные руды.

Запасы (по экономике): - балансовые, сегодня выгодно осваивать с прибылью; - забалансовые, неприемлемо осваивать на данный момент, но при изменении цен и технологических прорывов могут быть рентабельными. ООН делит ресурсы: 1)технико-экономическая харка МПИ по трем линиям x,y,z; 2)геологическая изученность, только по y; 3)эффективность освоения (цены и география) только по z

Для запасов важно оконтурить рудное тело и учесть при оценке запасов кач-во руд, географию руд. IV. Сл этап разведка. V. Подсчет запасов. Есть оценка по географо-экономическим условиям: 1.инфраструктура; 2. энергетика (энергия); 3.вода; 4. трудовые ресурсы; 5.материалы (лес, цемент…).

 

4. Основные способы разработки месторождений. Проблема охраны окружающей среды при освоении минеральных ресурсов.

Сущ-ют комплексы горнодобывающие, горнообогатительный, горнометаллургич, горнохимич. От способа освоения зависят: себестоимость сырой руды и первого передела, стоимость конечного продукта. Способы геотехнологий – вытаскивания ПИ: - открытая геотехнология – траншеи, карьеры, россыпи (от них максим ущерб); - подземная – шахты, средний ущерб.

Гидрогеология

1. Единство природных вод и круговорот воды на земле

Идея – Вернадский «любое проявление природной воды…составляет единое целое, прямо или косвенно, но глубоко связанное между собой». Гипотеза Шмидта и Виноградова о холодном происхождении Земли. Газовое облако (горячее только солнце) -> газовые сгустки формируют планеты (за счет сжатия газовых облаков) -> наша планета начала нагреваться за счет распада урановых вещ-в. Темпер в недрах Земли повышалась (газовая плавка). Так как при плавлении выделялось много газа, водород и кислород сформировали воду на глубине. Эта смесь проникала по разломам Земли -> тело планеты растрескивалось -> воды поступали на пов-ть. Вода имеет ювенильное происхождение (первородное). Суть: вода на пов-ть поступила из глубин выщелачивая породы, часть мир океана сформировалась в архее, а дальше шла постепенная дегазация мантии, затухание выделения первородной воды. Объем мирового океана 1, 37 * 10 в 24.

рисунок снизу вверх: ювенильные воды, субмаринный сток (инфильтрационные, седиментационные и ювенильные воды), подземный сток в мир океан, подземный сток в реки, испарение, конденсация, перенос.!! Круговорот воды в природе – грандиозный процесс, охватывающий всю гидросферу, атмосферные, поверхностные и подземные воды, а также воды биосфреы, мантии и космоса. Попутно вода переходит из одного фазово-агрегатного состояния в другое, а а в подземной гидросфере устанавливается взаимосвязь между свободной и связанной водой = создается единство природных вод.

 

2. Виды воды в горных породах

1)способная к самостоятельному движению в земной коре: - парообразная влага в зоне аэраций; на больших глубинах, за счет повышения темпер. Движение от зон с высокой темпер и давл к зоне к низким; - гравитационная влага – жидкая вода, кот находится ниже пов земли (реки, моря, озера). Движение под действием силы тяж и гидростатич давления. Глубина 8-12-20 км.; - вода в надкретическом состоянии. 2) неспособная (связная): - лед, ниже пов воды встреч на 65% террит суши РФ до глубин 1,5 км и где есть суточные переходы темпер через 0. Физически связанная вода: - прочносвязанная, 1-3 мол-лы которые близко расположены к частице. Чем тоньше частица, тем прочнее связи. При норм условиях эта вода не замерзает. Не может использоваться растениями. Удаляется только при темпер 120 градусов; - осматическая вода (рыхлая). Более дальние гидративные оболочки. Удерживаются силами во много раз сильнее силы тяжести. - капиллярно-связанная вода, бывает капеллярно-стыковая (за чет проникновения каплей дождя, менисковые силы), капиллярно-подвешенная (столбик воды зависает на некой глубине) обе они формир при инфильтрации воды сверху. вода капиллярной коймы, образ при поднятии воды с глубины, ее активно использует растительность, она может растворяться. Химически связанная вода: Входит в состав кристаллич решетки минералов - ввиде H+, OH- это конституционная вода. - если в составе кристалл решетки Н2О, то это кристаллизационная (слюдистые минералы), удаление хим связанной воды из решетки приводит к разруш минерала и его перекристаллизации. Удаляется только при темпер кипения 450. - цеолитная вода, виде Н2О, но при удалении ее разрушения кристалл решетки нет. иммобилизационная вода (вакуольная).

 

3. Использование подземных вод, основные категории ресурсов и запасов

- в кач-ве минерального лечебного сырья; - как источник пром сырья; - теплоэнергетич ресурс. Проблемы использования подз вод в хоз нуждах: - без подготовки; - более распростр чем реки; - есть там, где нет др источников воды; - лучше защищены от ЗВ; - стабильный режим во времени. По з-ну РФ только в питьевом назначении. По разрешению муниципальных или экологич органов для орошения. Запасы воды – кол-во воды, содержащееся в рассматриваемом элементе разреза (водный горизонт, месторождения). Ресурсы – вел-на их возобновления в естественных условиях или в условиях эксплуатаций за определенный период. Существуют: - Естественные запасы ПВ (объем ПВ); - Естественные ресурсы, бывают привлекаемыми, искусственными; - Эксплуатационные запасы.

 

4. Основные источники загрязнения подземных вод, особенности миграции загрязняющих веществ в водоносных горизонтах

Источники: - промотходы - бытовые отходы - с/х производство - природные не кондиционные воды. Прогноз ЗПВ включает: - оценка времени достижения ЗВ до ГВ - оценка расхода ЗВ из источника - оценка дальности распределения ЗВ по водоносному гор-ту и площади загрязнения. Оценка условий естественной защищенности ПЗ: - уязвимость ПВ - защищенность ПВ бывает: естественная и специальная. Сначала оценивают естественную.

Инженерная геология и геокриология

1. Подмыв и разрушение берегов морей, озер и водохранилищ

ПОДМЫВ И РАЗРУШЕНИЕ БЕРЕГОВ МОРЕЙ, ОЗЕР И ВОДОХРАНИЛИЩ

Разрушение берегов морей и озер под воздействием волн и при­брежных течений называется абразией. Процесс формирования берегов водохранилищ принято называть переработкой так как до создания искусственного водо­ема горные породы современных берегов находились в иных естест­венных условиях и формировались под воздействием других геоло­гических процессов.

Береговая линия — это меняющаяся во времени граница кон­такта суши и моря (водоема). Узкая полоса суши вдоль береговой линии с современными аквальными и субаквальными формами рельефа называется берегом. В зависимости от преобладающих в береговой зоне геологических процессов и явлений формируются абразионные или аккумулятивные берега. Абразионные берега обычно приглубые и сложены коренными породами. Они имеют следующие характерные морфологические элементы: берего­вой обрыв; волноприбойная ниша; узкий пляж; подводная абразион­ная отмель, обычно сложенная коренными породами; подводная прислоненная аккумулятивная отмель (терраса). Основными морфологическими элементами мелководных акку­мулятивных берегов являются: надводная терраса; береговой вал, сложенный песками и гравием; пляж; подводная аккумулятив­ная береговая отмель с подводными валами.

Подмыв и разрушение берегов проявляются в изменении очертаиия береговой линии и выработке устойчивого профиля берега при данном уровне воды в водоеме. Этот геологический про­цесс направлен на установление динамического равновесия между силами разрушения – абразией и гравитацией – и внутренними силами сопротивления слагающих берег горных пород. Характер и направленность подмыва и разрушения берегов определяются соотношением след ведуших факторов: 1) абразионным действием водоема, связанным с размывом волнами берегового склона и переносом материала разрушения; 2) аккумуляцией материала разрушения берегов; 3) аккумуляцией рыхлого материала, приносимого береговыми течениями и реками.

Абразионные процессы в значительной степени зависят от вы­соты волны, ее водной массы и скорости в прибрежной зоне. Высота волны определяется силой и продолжительностью действия ветра, длиной разгона и глубиной водоема в береговой зоне. При глубине равной высоте волны происходит полное или частичное ее обруше­ние. Именно на этом участке береговой зоны осуществляется основ­ная работа волн по подмыву и разрушению берегов. Также необходимо учитывать петрографический состав и физико-механические свойства слагаю­щих их горных пород. Скорость перемещения береговой линии в сторону суши может достигать метров или даже десятков метров в год в зависимости от прочностных характеристик и устойчивости береговых горных пород. При этом высокие обрывистые берега разрушаются быстрее выположенных из-за активного участия в этом процессе сил гравитации.

Лишенные пляжа берега разрушаются быстро. Поэтому сохранение рыхлого материала в береговой зоне водоемов и прибрежных течений с потоками наносов, формирующих пляж и другие аккумулятивные формы, необходимо для сохранения динамического равновесия в развитии геологических процессов по выработке устойчивого профиля берега при современном уровенном режиме.

Переработка берегов вдхр происходит также под воздействием процессов подмыва и разрушения слагающих новые берега горных пород, находившихся до строительства искусственных водоемов в других природных условиях. После наполнения водохранилищ эти условия резко изменяются и часто вызывают нарушение равновесие масс горных пород на склонах отдельных участков и образование или существенную активизацию осыпей, обвалов, оползней. Совокупность этих склоновых процессов наряду с аккумуляцией рыхлого материала вдоль береговой линии вдхр составляет существо явления переработки берегов.

Абразионный характер разрушения берегов преобладает на це­лом ряде водохранилищ, иногда охватывая более 70 % береговой линии и причиняя значительный материальный ущерб. Так, на Ры­бинском водохранилище песчаные берега отступили местами от первоначального положения более чем на 100 м.

Среди основных факторов, определяющих формирование бере­гов вдхр, следует выделить:

1) гидрологич — размеры вдхр, его уровенный, ледовый и волновой режимы, волноприбойные явления, направлен­ность и интенсивность береговых течений, господствующие ветры и др.; 2) геоморфологич — рельеф абразион и аккумул участков побережья, особенности подводного берегового скло­на и др.; 3) геологич — петрограф состав горных пород, их физико-механические свойства, условия залегания и тектоническое строение, неотектонические движения земной коры, современные геологические процессы, их проявление и активность и др.; 4) антропогенные — режим эксплуатации водохранилища, хозяйственная деятельность в береговой зоне (строительство, распашка склонов, добыча ПИ), интенсивность судоход­ства и др.

Переработка берегов наиболее интенсивна в первые годы после наполнения водохр и постепенно затухает во времени. По мере своего формирования берега постепенно приобретают относительно устойчивое состояние и процесс их переработки замедляется до практически полной стабилизации. Важно отметить, что режим сработки и наполнения объема водохр по определенному графику существенно влияет на характер и интенсивность переработки берегов. Перемещение береговой линии водохранилищ при их сработке может составлять по вертикали - до 80 м, по горизонтали – до 10 км. => усиливаются геологич процессы по берегам, ускоряется выветривание прибрежных гп, возрастают их фильтрационные деформации и т. п.

Г.С. Золотарев предложил выделять следующие группы горных пород по степени их размываемости:

1. лессы и несвязные пески — легкоразмываемые; 2. плотные глины — среднеразмываемые; 3. песчаники, известняки, мергели и др. полускальные по­роды — слаборазмываемые; 4. скальные породы — практически неразмываемые.

В соответствии с различной размываемостью ГП и особенностями гидрологич режима водохр на различ­ных участках береговой зоны может формироваться абразионный или абразионно-аккумулятивный тип берега. При прогнозе форми­рования таких берегов следует определять: 1) ширину зоны переработки; 2) скорость переработки, или скорость перемещения береговой линии в сторону суши; 3) содержание и очередность ин­женерных мероприятий для предотвращения или локализации раз­рушения и подтопления прибрежной территории. При этом ширину и скорость переработки обычно прогнозируют на разные сроки после наполнения водохр: через 1 год, 10 лет, на конечный этап переработки – при практически стабильном положении берегового уступа.

Для подобных прогнозов проводят необходимые изыскания и строят инжененерно-геологические разрезы по наиболее важным или типичным участкам береговой зоны. На каждом разрезе отражают геол строение, гидрогеологич условия, петрографич особенности и физико-механич свойства ГП, расчетное положение береговой линии в разные интервалы времени при соответствующем НПУ (нормальном подпорном уровне) водохр. Важной характеристикой явл также углы естественное откоса пород, слагающих береговую зону. Они зависят от петрографич особенностей пород, их гранулометр состава, плотности сложения, влажности и др физико-механ хар-к. Велечины углов естеств откоса устанавливают по лаборат испытаниям, полевым наблюдениям или принимают для предварительных расчетов по соответствующим таблицам.

=>прогнозные оценки проводятся на основе полевых изысканий и предполагают подготовку и представление обосно­вывающих материалов и расчетных характеристик в виде: 1) расчетной схемы — геологического разреза по каждому типичному участ­ку береговой зоны; 2) расчетных данных — свойства ГП, гидрол и эксплуатационные характеристики водохр на рассматриваемом участке береговой зоны; 3) расчетного периода — характерные периоды времени для составления прогноза.

Каждый прогноз по характеру и интенсивности подмыва и разру­шения берегов сопровождается инженерно-геологическим обоснованием мероприятий по защите территорий и локализации опасных или нежелательных явлений. Эти мероприятия подразде­ляются на профилактические и капитальные. Профилактические меро­приятия направлены на предотвращение развития негативных процес­сов в береговой зоне и сводятся в основном к сохранению существую­щих пляжей и других аккумулятивных форм, сохранение берегоукрепи­тельных сооружений и созданию условий для их нормальной эксплуатации, режимным наблюдениям для предупреждения аварий­ных ситуаций. Капитальные мероприятия заключаются в строительстве различных сооружений для непосредственной защиты берегов от разрушения или для наращивания рыхлого материала в прибрежной зоне в виде пляжей и отмелей.

 

2. Эрозионные процессы в речных долинах, селевые явления

ЭРОЗИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Подмыв и разрушение берегов рек. Формирование речных долин происходит под влиянием размыва (эрозии), смыва, переноса и отложения (аккумуляции) рыхлого материала. Соотношение этих процессов меняется на разных участках речной долины и в зависимости от стадии ее формирования, т. е. в пространстве и во времени. В конечном итоге эти процессы формируют продольный и поперечный профили речной долины. От характера и интенсивности их про­явления зависят главные особенности строения долины.

При формировании речных долин ведущая роль принадлежит донной и боковой эрозии. Донная эрозия проявляется в размыве и углублении русла реки, боковая — в подмыве берегов и расширении долины. Донная эрозия постепенно сменяется боковой, и совокуп­ность этих процессов приводит к выработке нормального продоль­ного профиля равновесия реки. =>образуется сравнительно плавная кривая продольного профиля реки, крутого в верховьях и слабо наклонного в низовьях, по мере приближения к базису эрозии.

Крутизна продольного профиля обычно возрастает на участках рек, испытывающих неотектонические поднятия, а также сложенных коренными слаборазмываемыми породами или с завалами русла в результате обвалов, оползней и др. С другой стороны, выполаживание продольного профиля происходит на участках, испытывающих неотектонические погружения, сложенных легкоразмываемыми по­родами с широким развитием понижений и котловин, где накапли­вается рыхлый материал.

Участки рек с крутыми уклонами имеют узкие каньонообразные долины с высокими коренными склонами. Для участков с пологим уклоном характерны террасированные долины одностороннего (один склон коренной, другой террасирован) или двустороннего (оба склона террасированы) развития. Число террас в долине крупной реки может достигать 10 и более. Террасы образуются в результате непрерывно-прерывистого развития эрозионных процессов, когда эрозионные стадии развития долины сменяются циклами аккумуляции аллювия.

Интенсивность размыва русел и берегов и переноса рыхлого материала речным потоком определяется живой силой реки Р, которая прямо пропорциональна произведению массы воды m на половину квадрата скорости v течения потока, то есть Р = mv²/2. =>чем больше расход реки и выше скорость ее те­чения, тем более значительную эрозионную работу она совершает. Сопоставление живой силы реки Р с расходом твердого стока в ней G позволяет судить о направленности эрозионного процесса в том или ином поперечном сечении реки. При Р >G преобладает эрозия, при Р=G наблюдается равновесие между эрозией и аккумуляцией, а при Р<G преобладает аккумуляция.

В результате действия центробежных сил более интенсивному размыву подвергаются вогнутые берега речных до­лин. Такие берега обычно выделяются в рельефе долины реки высо­ким обрывистым уступом коренных пород с узким бечевником и без низких террас. Река в половодье непосредственно подмывает корен­ной склон и отличается большими скоростями течения и значитель­ными глубинами на этом участке. На реках северного полушария правый берег более крутой и высокий и в большей степени подвергается боковой эрозии, чем левый.

Особенности геолого-тектон строения речных долин, петрограф состав и физико-механ св-ва слагаю­щих их ГП относятся к ведущим факторам, определяю­щим интенсивность развития эрозионных процессов. В районах ши­рокого развития закарстованных или трещиноватых ГП, распространения рыхлых водопроницаемых отложений водосбор­ные бассейны обычно отличаются слабым поверхностным стоком и незначительными расходами рек, так как основное количество атмо­сферных осадков расходуется на инфильтрацию и даже инфлюацию. Русловые эрозионные процессы также существенно зависят от ско­рости речных потоков. Интенсивность размыва берегов резко воз­растает при скоростях течения, превышающих допустимые для пре­обладающих в речной долине типов горных пород.

Русловые процессы — это совокупность эрозионных и аккуму­лятивных процессов, под воздействием которых происходят постоян­ные изменения морфологии русла и поймы реки. Эти процессы обу­словлены неравномерными скоростями турбулентных разнонаправленных (продольных и поперечных) потоков воды в реке. Эрозионный размыв начинается с отрыва некоторого количества час­тиц ГП от берега или дна и их постепенного перемещения вниз по течению путем поступательного движения, волочения, пере­катывания или во взвешенном состоянии. Турбулентный речной по­ток за счет неравномерной скорости обычно пульсирует, поэтому под воздействием частицы ГП переносятся небольшими толчками. При этом за счет пульсации потока одни частицы выводятся из состояния покоя раньше других, что приводит к образованию волнистых гряд и движению основной массы наносов в виде последовательного перемещения этих гряд. Массовое увеличение кол-ва движущихся частиц происходит во время половодий и паводков при резком возрастании скорости течения речного потока.

Средняя скорость, при которой только начинается движение частиц, называется размывающей скоростью потока, а более высо­кую скорость, при которой частицы переходят во взвешенное состояние принято называть критической. => при по­следовательном возрастании скорости речного потока происходит постепенное нарастание массы движущихся наносов, т. е. прогрес­сирующее развитие эрозии. При этом аллювиальные наносы в зави­симости от скорости потока, дисперсности частиц и их удельного веса могут перемещаться у дна русла (волочением, перекатыванием, скачками) или же во взвешенном состоянии. А снижение скорости течения приводит к превалированию процессов аккумуляции наносов.

Анализ опытных данных и результатов из­мерений позволяет с высокой степенью вероятности выделять уча­стки рек с наиболее интенсивными процессами эрозии и разрушения берегов. Обычно это правые берега, сложенные слабыми породами. При этом периоды половодий и паводков отличаются наиболее ин­тенсивным разрушением берегов.

Для защиты берегов рек осуществляют противоэрозионные мероприятия. Различают профилактические для предупреждения опасных явлений ( работы по поддержанию устойчивости берег склонов, пляжей, различных берегоукрепит сооруж, стационарные и период наблюдения для предупреждения аварийных мероприятий) и капитальные для непосредствнной защиты берега (инженерные сооруж для непосредств защиты берега от воздействия эрозии (мощение, благоустроенные набережные).

Размыв и разрушение склонов (овражно-балочные явления). Склоновый сток дождевых и талых вод приводит к периодическому размыву и смыву поверхностных рыхлых образований. На склонах и водоразделах образуются овраги — как результат начальной до­вольно быстрой линейной эрозии. Территории с широко развитой овражно-балочной сетью приобретают ярко выраженный эрозионно-расчлененный рельеф. Оврагообразование сопровождается широким развитием эрозии почв, или смывом почвенного покрова с сельско­хоз земель. Почвенный смыв разрушает гумусовый горизонт, понижает содержание в нем орган вещ-в, азота, фосфора и др биоген элементов минер питания рас­т, что приводит к резкому снижению плодородия почв.

На территории России овраги с прилегающими размытыми зем­лями занимают миллионы гектаров, и ежегодный прирост оврагов достигает примерно 2% общей их площади. Высокими значениями показателя овражно­сти характеризуются многие районы Северного Кавказа, Сибири.

Овраг — это вытянутая извилистая или ветвящаяся форма релье­фа, представляющая собой долину времен потоков или неболь­ших ручьев. Длина оврагов иногда достигает многих десятков кило­метров, глубина может достигать 30 м. Масштабы и интенсивность развития овражно-балочных систем определяются такими факторами, как климат, рельеф, растительный покров, геологическое строение и хозяйственная деятельность. Чем сильнее расчленен рельеф, выше и круче склоны, больше площадь водосбора и ниже местные базисы дренирования, тем интен­сивнее развивается эрозионный процесс. При этом овраги генетиче­ски связаны с легкоразмываемыми ГП.

Обычно примен след комплекс противоэрозионных мероприятий: 1) Лесомелиоративные работы - устройство полезащитных лесных полос и других форм лесонасаждений для измения водного режима территорий и регулирования поверхностного стока, для укрепления почв и рыхлых ГП. 2) Строительство водорегулирующих сооружений для перехвата и замедления поверхностного стока. 3) Строгое соблюдение правил землепользования и агротехники. Борьба с оврагообразованием может быть эффективной только при комплексном применении указанных и ряда других мероприятий.

СЕЛЕВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Селями называются паводки на горных реках и временных водотоках с большим количеством глинистого мелкозема и обломочного материала (песка, гальки, щебня, глыб, валунов). Твердого материала в селевом потоке содержится от 10 до 60%. В связи с этим плотность таких потоков обычно выше 1,12 т/м³ и иногда достигает 1,50-1,90 т/м³. В зависимости от преобладающего состава твердого материала сели могут быть водокаменными, грязекаменными и грязевыми. Сели, как правило, внезапны и кратковременны. Они проходят обычно с большими скоростями всего за несколько часов и изливаются в устьях рек в виде шлейфа или конуса выноса, сложенного мощными континентальными отложениями аллювиально-пролювиального типа.

Формиров селей связано с интенсивным стоком поверхн вод (ливневых осадков или талых вод ледников), кот размывают и переносят накопившийся в бассейне реки обильный рыхлый материал. Именно микроклиматич или гидролог условия формирования паводочного стока горных рек явл важнейшим фактором зарождения интенсивных селев потоков. Геоморфолог условия водосборных бассейнов тоже отн-ся к ведущим факторам формирования разрушительной силы селей, так как хар-ют энергию рельефа и обуславливают перемещение огромных грязекаменных масс с большими скоростями по склонам речных долин. => гравитац силы, кот пропорциональны превышению водосборного бассейна над базисом эрозии и величине уклонов поверхности речной долины, способств созданию и поддержанию высоких энергетич хар-к селевого потока.

В строении долины селеопасных рек можно выделить три части 1. Верховья реки, где долина по форме представляет собой по­луцирк с крутыми (40—60°), покрытыми осыпями склонами и укло­ном основного русла до 50°. Площадь этой главной части водосбора может достигать десятков квадратных километров. Здесь формиру­ется в основном селевой паводок, насыщенный обломочным мате­риалом. 2. Средняя (транзитная) часть долины, обычно каньонообразной формы с уклоном русла реки до 30°. Здесь также происходит час­тичное насыщение потока обломочным материалом. 3. Нижняя часть долины, заканчивающаяся предгорной равни­ной или межгорной впадиной. В этой приустьевой части уклоны продольного профиля долины резко выполаживаются, и живая сила потока ослабевает. Поэтому это главная область выноса и накопле­ния аллювиально-пролювиального материала.

Определяющим условием формирования селей является накоп­ление гл. обр. в верхней части водосборного бассейна обло­мочного материала, кот размывается поверхн водами и насыщает паводочный поток. Этот материал отличается широким разнообразием по размеру (от глыб до суглинков и глин), происхож­дению и составу. Степень дисперсности пород и особенно их петро­граф состав зависит от типа пород в бассейне, степени их тек­тонич раздробленности и выветрелости, а также от развитых здесь других геологич процессов и явлений (обвалы, осыпи, оползни и др.). Важной характерной особенностью селевых потоков в зоне их формирования и транзита является большая неоднородность состава тверд материала без заметной дифференциации и сорти­ровки, так как сель развивается внезапно и с большой скоростью. В устьевой части долины скорость потока снижается и происходит на­копление дифференцированных рыхлых отложений, которые воз­можно разделить на несколько фациальных разновидностей.

В качестве основных условий н факторов образования селей следует выделить: 1. Климатич условия района, которые опред кол-во атмосф осадков, возможность образования ливней, ус­ловия накопления снега и формирования ледников, а также режим их таяния. 2. Геоморфолог условия, с кот связаны высотное положение, строение, размеры и уклоны поверхности водосборных бассейнов постоянных и временных водотоков. 3. Геолого-тектонич условия, опред-ие древний и соврем тектонич режим территории, возможность развития и активность экзоген процессов, особенности накопления рыхлого материала. 4. Деятельность человека на водосборах, вызывающ наруше­ние природных равновесий или активизацию негативных процессов.

Наблюдения свидетельствуют, что сели не имеют определенном повторяемости. Катастрофические сели происходят довольно редко, небольшие случаются чаще, а на некоторых реках - почти ежегодно. При этом скорости селевых паводочных потоков составляют 8­12 м/с, а расходы - 1000-2500 м³/с.

Эффективность защиты от селевых явлений и борьбы с ними зависит от комплексности мероприятий, направленных на предупрежденне зарождения селей или локализацию их опасного разрушительного действия. В комплекс мероприятий входят: 1) устройство охранных зон и регулирование поверхностного стока; 2) строительство селеспусков, каналов, улавливающих и других защитных сооружений для организованного пропуска селевых паводков; 3) режимные наблюдения в опасном районе; 4) выполнение лесомелиоративных и других профилактических работ.

 

 

3. Пучение промерзающих и оттаивающих дисперсных пород, морозобойное трещинообразование в породах

ПУЧЕНИЕ ПРОМЕРЗАЮЩИХ И ОТТАИВАЮЩИХ ДИСПЕРСНЫХ ПОРОД (Д.П.)

Пучение (неравномерное увеличение объема грунта) обычно связано с промерзанием, реже с оттаиванием Д.П. в естественных условиях. Подобное явление происходит за счет уве­личения объема воды в породе на 9 % при ее кристаллизации. Этому способствуют объемы воды, мигрирующие из талых пород к промерзающим.

Увеличение объема грунта приводит к вспучиванию его по­верхности при промерзании с последующим оседанием в период оттаивания сезонномерзлого слоя (СМС) и сезонноталого слоя (СТС). Эти постоянные пульсации поверхности почвы называют - гидротермическим движением земной поверхности, или пучением.

Локальные особенности состава, строения и свойств горных пород, а также местные условия их про­мерзания обуславливают крайне неравномерное пучение во времени и пространстве. В результате пучения образуются своеобразные мерзлотно-геологические формы рельефа: бугры пучения, булгунняхи, пятнистые тундры, каменные венки и пр.

Именно неравномерность пучения по площади, а не абсолютное его значение, представляет особую опасность при хозяйственном освоении территории. В качестве критерия неравномерности пуче­ний (∆h_пуч.) принимается процентное отношение разницы в величи­нах пучения между двумя расчетными точками к расстоянию между ними. процессы и масштабы пучения горных Д.П. зависят от величины льдонакопления в них. Пучение практически не происходит при промерзании и оттаивании сухих грубодисперсных пород без поступления допол­нительных объемов воды к фронту промерзания (закрытая система).

В естественных условиях в этом случае ∆h_пуч обычно не превышаем 4 %. При увеличении объема миграционной влаги в промерзающей тонкодисперсной породе (открытая система) льдонакопление и со­ответственно величина пучения грунтов существенно возрастаю!, ∆h _пуч в этом случае, даже без ярко выраженных бугров пучения, может достигать 15 % и более.

ДИСПЕРГИРОВАНИЕ (измельчение) ГОРНЫХ ПОРОД проявляется в ходе периодического промерзания и оттаивания под влиянием физического криогенного выветривания в поверхно­стных условиях трещиноватые кристаллические и крупнозернистые породы постепен­но измельчаются вплоть до пылеватых частиц. Выделяют стадии: 1 — образование микротрещин в частицах под влиянием термобарических внешних воздействий при фазовых переходах воды;

2 — измельчение частиц в результате расклинивающего давления замерзающей воды, прони­кающей в микротрещины при протаивают породы.

ТИКСОТРОПИЯ Тиксотропия — это способность тонкодисперсных суспензий и коллоидных растворов (золей) загустевать в спокойном состоянии при постоянной температуре и, наоборот, способность этих загус­тевших масс (гелей) разжижаться при встряхивании, перемешивании и других видах механического воздействия. Торфяно-глеевые почвы Севера в результате многократного замерзания и последую­щего оттаивания