Источники вещества отложений карста

Континентальные обстановки, как наземные, так и подземные, обеспечивают поступление в карст разнообразных минеральных веществ. Чтобы осадконакопление в карсте было ощутимым, минеральных веществ должно быть сравнительно много по объему и массе. Но не всякие отложения интересуют литологов и Карстоведов, а прежде всего такие, которые представляют практический интерес. По этим причинам целесообразно различать источники веществ, связанные с седиментацией в карстовых формах и обеспечивающие количественную сторону литогенеза, а также связанные с постседиментационными процессами. Последние в значительной степени ответственны за качественную сторону карстового литогенеза.

Источники веществ при седиментации предложено разделять на автохтонный и аллохтонный. [10] Учитывая специфику карстификации, часто действующей под землей в неоднородной геологической среде, полагается различать также параавтохтонный источник осадочного материала, понимая под ним некарстующиеся включения (линзы сланцев, дайки, жилы и т.п.) и граничащие с телами растворимых пород тела иного состава. Это пласты терригенных и других пород или интрузивы с дизъюнктивным и реже интрузивным контактами. Такие тела поставляют несвойственные карсту вещества (в свежем либо выветрелом состоянии). Однако рассматривать их как аллохтонные образования не следует, так как они залегают почти в той же части геологического пространства, где и размешались до формирования карста. Транспорт вещества здесь очень незначительный - в пределах сечения карстовой формы.

В группу авто- и параавтохтонных источников входят карстующиеся породы и их нерастворимые остатки, включения иных пород, а также карстовые воды, являющиеся по сути растворами. К этой группе относятся также продукты химико-биологической седиментации в карстовых озерах и болотах, такие как торф, уголь, фосфориты, железные и марганцевые руды и т.п.

Карстующиеся породы и отчасти некарстующиеся включения встречаются в осадочном заполнении в виде дресвы, щебня и глыб, изредка в виде мучнистой либо глинистой разложенной массы. В гравитационных отложениях обломочного материала содержится 80- 100%. В телах смешанного происхождения (инфлювиально - гравитационных и др.) количество щебня и глыб составляет до 60%. Часто обломки карбонатных пород в суглинистом цементе сильно корродированны и с поверхности превращены в муку.

Качественно иными источниками веществ, поступающих в карст, являются продукты преобразования коренных пород и рыхлых аккумулятивных образований. Наложенные процессы воздействуют на авто-, параавто- и аллохтонные отложения, за счет чего возникают новые минеральные ассоциации. Изменению, в той или иной мере, подвержены сами карстующиеся породы. Соответственно, продукты их гипергенного преобразования поступают в карстовые формы.

Тела глинистых метасоматитов образуются на вертикальных и наклонных контактах алюмосиликатных и карбонатных толщ. В механизме их формирования обнаруживаются признаки биметасоматоза. В частности, автором было отмечено[8], что они предпочтительнее развиваются при контрастности составов контактирующих толщ, например на контактах ультраосновных изверженных пород с известняками либо глинистых сланцев, филлитов с доломитами и магнезитами. Взаимосвязанное преобразование контрастных по составу пород автор рассматривает как контактово-карстовый процесс. В результате его проявления обрадуются трансформационные и частично заменные метасоматиты /125/.

Выщелачивающий метасоматоз широко проявлен в отложениях покрытого карста. В некоторых разрезах в красноцветном инфлювии отмечалось появление аутигенных бобовин и рыхлых сфероидов (ооидов) с одновременным образованием гиббсита в количествах 5-15% /8, 166, 170/. Бокситизация отложений карста отмечалась неоднократно. Некоторые исследователи отводят ей ведущую роль в образовании руд алюминия в глубоком покрытом карсте [11].

Одним из распространенных видов гипергенных метасоматитов являются кремнистые породы. Поверхностное замещение известняка с образованием в низах метасоматической колонки кварцита, а в верхах маршалита. Известняк по резкой неровной границе сменяется сплошным кварцитом. При этом хорошо сохраняются структурно-текстурные особенности эдукта, заметны отпечатки фауны. Мощность зоны кварцита около 3 м. выше постепенно происходит дезинтеграция продукта с переходом его в пылевидный кварц (маршалит)

 

 

.

Заключение

 

Из данной работы следует, что карст - это совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами. Здесь освещены геологические следствия развития карста, причины накопления и источники минеральных веществ во внешних и покрытых формах. Описаны механизмы и продукты преобразования карстующихся пород. Рассмотрены рудные и нерудные полезные ископаемые карста, их образование.

Карст является серьезной темой для изучения геологов, его изучение в значительной степени связано с практическими запросами страны, по мере изучения карста, выявляется огромная его польза и хозяйственная отдача. В карстовых районах залегают полезные ископаемые. С карстом связаны запасы нефти, газа, пресной воды, а также минеральных термальных вод.

Селевые потоки

Введение

История развития земной цивилизации связана со стихийными бедствиями, авариями и катастрофами.

Чрезвычайные ситуации, в результате воздействия различных факторов и явлений на человека и окружающую среду, приводят к травмам и гибели людей, наносят огромный материальный и моральный ущерб.

Статистика людских и материальных потерь от стихийных бедствий, аварий и катастроф обнаруживает их быстрый рост по всему миру, и особенно во второй половине XX века.

В своей работе я проанализировал один из видов чрезвычайных ситуаций и способы ликвидации его последствий. Важно знать причины возникновения и характер данного природного процесса. Это позволит предотвратить некоторые из них или ослабить силу их разрушительного воздействия. Кроме того заблаговременно принятые меры помогут более действенно осуществить меры по ликвидации последствий.

Изучение селевых явлений важно для нашей страны. Ведь согласно карте селевых потоков 20% территории Российской Федерации находятся в зоне действия селевых процессов.

Цель:изучить явление селевого потока, факторы, влияющие на его образование, возможные последствия, методы защиты.

Задачи:

Дать определение селя. Определить географию его появления.

Ознакомиться с условиями и причинами возникновения селей, их классификацией; рассмотреть процесс формирования потока.

Описать основные противоселевые мероприятия и сооружения

 

Понятие селя

Сель – бурный грязевый, или грязекаменный поток, состоящий из воды и обломков горных пород внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Опасность селей не только в их разрушающей силе селя, но и во внезапности их появления. Селям подвержено примерно 20% территории нашей страны.

 

Сель распространен в горах Кавказа, Карпат, Крыма, Урала, Памира, Алая, Тянь-Шаня, Алтая, Саян, на хребтах Баргузинский, Удакан, Становой, Верхоянский, Черского, Колымский.

Многим горным районам свойственно преобладание того или иного вида селя по составу переносимой им твердой массы. Так, в Карпатах чаще всего встречаются водокаменные селевые потоки сравнительно небольшой мощности, на Северном Кавказе – преимущественно грязекаменные, в Средней Азии – грязевые потоки. Скорость течения селевого потока обычно составляет 2,5 – 4,0 м/с, но при прорыве заторов она может достигать 8–10 м/с и более. Последствия селей бывают катастрофическими. Так, 8 июля 1921 г. в 21 ч на г. Алма-Ату со стороны гор обрушилась масса земли, ила, камней, снега, песка, подгоняемая могучим потоком воды. Этим потоком были снесены находившиеся у подножия гор дачные строения вместе с людьми, животными и фруктовыми садами. Страшный поток ворвался в город, обратил улицы его в бушующие реки с крутыми берегами из разрушенных домов. Ужас катастрофы усугублялся темнотой ночи. Слышались крики о помощи, которую почти невозможно было сказать. Дома срывались с фундаментов и вместе с людьми уносились бурным потоком.

К утру следующего дня стихия успокоилась. Материальный ущерб и человеческие жертвы оказались значительными. Сель был вызван сильнейшими ливнями в верхней части бассейна р. Малой Алмаатинки. Общий объем грязекаменной массы составил около 2 млн. м³. Поток перерезал город 200-метровой полосой.

Селевой поток может распространяться на большие расстояния и производить массовые заграждения и разрушения на пути своего движения. При этом расход и объем селевого потока при движении вниз по руслу может увеличиваться по сравнению с первоначальным прорывом в десятки раз, особенно за счет эрозионного разлива русла.

Потенциальный селевой очаг – участок селевого русла или селевого бассейна, имеющий значительное количество рыхлообломочного грунта или условий для его накопления, где при определенных условиях обводнения зарождаются сели. Селевые очаги делятся на селевые врезы, рытвины и очаги рассредоточенного селеобразования.

Селевой рытвиной называют линейное морфологическое образование, прорезающее скальные, задернованные или залесенные склоны, сложенные обычно незначительной по толщине корой выветривания. Селевые рытвины отличаются небольшой протяженностью (редко превышают 500…600 м) и глубиной (редко более 10 м). Угол дна рытвин обычно более 15°.

Селевой врез представляет собой мощное морфологическое образование, выработанное в толще древних моренных отложений и чаще всего приуроченное к резким перегибам склона. Кроме древне-моренных образований селевые врезы могут формироваться на аккумулятивном, вулканогенном, оползневом, обвальном рельефе. Селевые врезы по своим размерам значительно превосходят селевые рытвины, а их продольные профили более плавные, чем у селевых рытвин. Максимальные глубины селевых врезов достигают 100 м и более; площади водосборов селевых врезов могут достигать более 60 км². Объем грунта, выносимый из селевого вреза за один сель, может достигать 6 млн. м³.

Под очагом рассредоточенного селеобразования понимают участок крутых (35…55°) обнажений, сильно разрушенных горных пород, имеющих густую и разветвленную сеть борозд, в которых интенсивно накапливаются продукты выветривания горных пород и происходит формирование микроселей, объединяющихся затем в едином селевом русле. Они приурочены, как правило, к активным тектоническим разломам, а их появление обусловлено крупными землетрясениями. Площади селевых очагов достигают 0,7 км² и редко больше.

 

Причины возникновения селя

 

Селевые потоки возникают при одновременном выполнении трех условий:

· Наличие на склонах бассейна достаточного количества продуктов разрушения горных пород;

· наличие нужного объема воды для смыва или сноса со склонов рыхлого твердого материала и последующего его перемещения по руслам;

· наличие крутого уклона склонов и водотока.

Главная причина разрушения горных пород заключается в резких внутрисуточных колебаниях температуры воздуха. Так, в летние месяцы в горных районах Туркмении и Армении суточная амплитуда колебаний температуры воздуха достигает 50–60°С. Это ведет к возникновению многочисленных трещин в породе и ее дроблению. Описанному процессу способствует периодическое замерзание и оттаивание воды, заполняющей трещины. Замерзшая вода, расширяясь в объеме, с огромной силой давит на стенки трещины. Кроме того, горные породы разрушаются за счет химического выветривания (растворение и окисление минеральных частиц внутрипочвенными и грунтовыми водами), а также за счет органического выветривания под воздействием микро- и макроорганизмов. В большинстве случаев причиной образования селей служат ливневые осадки, реже интенсивное таяние снега, а также прорывы моренных и завальных озер, обвалы, оползни, землетрясения. Впрочем, каждому горному району свойственна определенная статистика причин возникновения селей. Например, в целом для Кавказа причины возникновения селей распределяются следующим образом: дожди и ливни – 85%, таяние вечных снегов – 6%, сброс талых вод из мореных озер – 5%, прорывы завальных озер – 4%. А вот в Заилийском Алатау все наблюдавшиеся большие и огромные сели вызваны прорывом моренных и завальных озер.

В общих чертах процесс формирования селя ливневого происхождения протекает следующим образом. Вначале вода заполняет поры и трещины, одновременно устремляясь вниз по уклону. При этом резко ослабевают силы сцепления между частицами, и рыхлая порода приходит в состояние неустойчивого равновесия. Затем вода начинает течь и по поверхности. Первыми приходят в движение мелкие частицы грунта, потом галька и щебень, наконец, камни и валуны. Процесс лавинообразно нарастает. Вся эта масса поступает в лог или русло и вовлекает в движение новые массы рыхлой горной породы. Если расход воду недостаточный, то сель как бы выдыхается. Мелкие частицы и небольшие камни уносятся водой вниз, крупные камни создают в русле самоотмостку. Остановка селевого потока может так же происходить в результате затухания скорости течения при уменьшении уклона реки. Какой-либо определенной повторяемости селей не наблюдается. Замечено, что образованию грязевых и грязекаменных потоков способствует предшествующая засушливая длительная погода. При этом на горных склонах накапливаются массы тонких глинистых и песчаных частиц. Они-то и смываются ливнем. Напротив, формированию воднокаменных потоков благоприятствует предшествующая дождливая погода. Ведь твердый материал для этих потоков в основном находится у подножия крутых склонов и в руслах рек и ручьев. В случае хорошей предшествующей увлажненности ослабевает связь камней друг с другом и с коренной породой.

В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились антропогенные факторы, то есть те виды человеческой деятельности, которые вызывают формирование селей или их активизацию. К таким факторам относятся:

– вырубка лесов на горных склонах;

– деградация почвенного покрова нерегулируемым выпасом скота;

– неправильное размещение отвалов отработанной породы горнодобывающими предприятиями;

– взрывы при строительстве железных и автомобильных дорог и различных сооружений;

– недостаточная рекультивация земель после вскрышных работ и нерегулируемый сброс воды из ирригационных сооружений на склонах;

– ухудшение почвенно-растительного покрова отходами промышленных предприятий.

Так, уничтожение растительности, разработка карьеров, подрезка склонов дорогами, массовое строительство на склонах привело к развитию селевых явлений почти на всем Черноморском побережье Кавказа (от Новороссийска до Сочи).

 

Классификация селей

По гранулометрическому составу твердой составляющей:

· Водокаменный – смесь воды с преимущественно крупными камнями, в том числе с валунами и со скальными обломками. Объемный вес 1,1 –1,5 т/м³. Формируется в основном в зоне плотных пород.

· Грязевой – Смесь воды с твердой фазой глинистых и пылеватых частиц при небольшой концентрации камней. Объемный вес 1,5–2,0 т/м³.

· Грязекаменный – смесь воды, мелкозема, гальки, гравия, небольших камней; попадаются и крупные камни, но их немного, они то выпадают из потока, то вновь начинают двигаться вместе с ним. Объемный вес 2,1–2,5 т/м³.

· Водно-снежно-каменный – переходная стадия между собственно селью, в которой транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.

Из этой классификации видно, что селевой поток очень тяжёлый, вследствие чего удар селевого потока достигает 5–12 т/м².

По генезису:

· Альпийский тип – характернобыстрое сезонное таяние снега (США, Канада, Анды, Альпы, Гималаи)

· Пустынный тип – встречаетсяв засушливых или полузасушливых областях при внезапных обильных ливнях (Аризона, Невада, Калифорния)

· Лахары – вулканические грязевые потоки, возникающие после сильного дождя на склонах вулканов, недавно засыпанных мощными, находящимися ещё в неустойчивом положении отложениями пыли и пепла.

По частоте схода селей 3 группы:

· высокой селевой активности (с повторяемостью один раз в 3–5 лет и чаще);

· средней селевой активности (с повторяемостью один раз в 6–15 лет);

· низкой селевой активности (с повторяемостью один раз в 16 лет и реже).

По их воздействию на сооружения:

· Маломощный – небольшие размывы, частичная забивка отверстий водопропускных сооружений.

· Среднемощный – сильные размывы, полная забивка отверстий, повреждение и снос без фундаментных строений.

· Мощный – большая разрушительная сила, снос мостовых ферм, разрушение опор мостов, каменных строений, дорог.

· Катастрофический – полное разрушение строений, участков дорог вместе с полотном и сооружениями, погребение сооружений под наносами. По источнику воды:

По источнику воды:

· Дождевые – Они характерны для среднегорных и низкогорных селевых бассейнов, не имеющих ледникового питания. Основным условием формирования таких селей является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечь их в движение.

· Гляциальные – характерныдля высокогорных бассейнов с развитыми современными ледниками и ледниковыми отложениями (моренами). Основным источником их твердого питания являются морены, которые вовлекаются в процесс селеобразования при интенсивном таянии ледников, а также при прорыве ледниковых или моренных озер. Формирование гляциальных селей существенно зависит от температуры окружающего воздуха.

· Вулканогенные – могут образовываться при землетрясениях. В отдельных случаях (при извержении вулканов), когда происходит совместное формирование жидкой и твердой составляющих селевых потоков.

По состоянию воды:

· Связанные (структурные) потоки – состоят из смеси воды, глинистых и песчаных частиц. Раствор имеет свойства пластичного вещества. Вся вода находится в оболочках мицелл. Поток движется как единое целое. В отличие от водного потока, он не следует изгибам русла, а разрушает и выпрямляет их или переваливает через препятствия.

· Несвязанные потоки – они движутся с большой скоростью; отмечается постоянное соударение камней, их обкатывание и истирание. Имеется большое количество воды, которая выступает в роли транспортного средства. Поток в основном следует изгибам русла, местами разрушая его.

По объему перенесенной твердой массы:

Размер селя	Объем селя
Небольшой	0,1 – 1,0 тыс. м^3
Довольно большой	1,0 – 10 тыс. м^3
Большой	10 – 100 тыс. м^3 (1 раз в 2–3 года)
Очень большой	0,1 – 1,0 млн. м^3
Огромный	1 – 10 млн. м^3
Грандиозный	10 – 100 млн. м^3

 

При огромных селях с 1 км² селеносного бассейна в среднем сносится 20–50 тыс. м³ твердого материала, или 50–120 тыс. т. В качестве примера можно привести три случая селя огромного размера, зарегистрированные в районе г. Алма-Ата. (1921, 1963 и 1973 гг.), и один случай – в районе г. Еревана (1946 г.).