Основные экзогенные геологические и техногенные процессы

 

Экзогенные процессы происходят на поверхности Земли и в верхних частях земной коры. Москва и область являются сосредоточение этих процессов: в этой местности насчитываются сотни не только наземных водоёмов, но и подземных, перепады температур, деятельность ветра, также антропогенное воздействия из-за чего эта территория богата на оползни, эрозию, овраги и подтопления территории.

Большинство экзогенных геологических процессов протекает по схеме: разрушение — перенос и накопление материала данного процесса на суше — снова разрушение, в том числе собственных отложений, — перенос, наконец, окончательная аккумуляция материала в реку. Денудация и аккумуляция — понятия, широко используемые в геологии (рис.1.2.1). Термином денудация называют всю сумму внешних процессов разрушения суши и переноса материала в реку. Временное накопление материала в составе континентальных отложений не учитывается, подразумевается конечная аккумуляция материала в реке [1.26].

Рис. 1.2.1 Cхема денудации и аккумуляции материала в реке.

 

Выветривание горных пород – это процесс их разрушения вблизи поверхности в течение длительного периода времени. Выветривание происходит в результате воздействия различных факторов и принято различать три его типа: физическое или механическое, химическое выветривание и биологическое.

Физическое выветривание: Главными агентами являются пере­пады температур, особенно скачки через 0°С. Днем солнечные лучи разогревают освещенную поверхность горной породы, в то время как внутренний объем остается холодным. Нагретая часть породы чуть увеличивается в объеме и на ее контакте с холодной породой возникает механическое напряжение. Многократно повторяющиеся циклы температурных напря­жений приводят сначала к растрескиванию, а потом и к осыпанию обломков породы. Механическое выветривание распространено в районах с континентальным климатом — в полярных широтах, пустынях, высокогорьях. И так как у Москвы климат умеренно-континентальный и в последние десятилетие замечены перепады температур: летом может аномально упасть температура в пример можно взять последние 2 недели, в начале и в середине июня было тепло, но в конце июня и в начале июля холодно и температура иногда и до 18°С не доходит, а зимой с 2017 на 2018 была смехотворна так как но января можно было наблюдать зелёную траву и иногда и листву при этом после зимы температура перепадала в виде потепления в начале августа и похолодании в конце, которое держалось до июня, и этого можно сделать вывод, что давление физического выветривания в пределах Москвы и области имеет явную причину для беспокойства.

Химическое и биологическое выветривания: Агенты — вода и воздух как химические материалы, растения с их выделениями и микроор­ганизмы. Процессу способствует влажный теплый климат, под его воздействием часть минералов растворяется, часть превращается в другие соединения. В этом и состоит главный результат процесса выветривания. Большинство минералов магматических и метамор­фических пород — полевые шпаты, слюды, пироксены, роговая об­манка, скрытокристаллические массы эффузивных пород — пре­вращается в глинистые минералы. Их подхватывают потоки воды, сначала они откладываются на склонах, образуя элювиально-делю­виальный чехол, а потом переносятся ниже и включаются в общий круговорот глинистого вещества на поверхности земли. Не выветривается только кварц — он сохра­няется зернами, из которых потом образуются пески. С учётом того что Москва и область изобилует водоёмами, то можно говорить о значительной влиянии данных типов выветривания [2.20].

Также на данной территории значительное влияние на окружающую среду оказывает деятельность человека и Москве это наиболее заметно. Москва как и любой город стремиться к полному освоению своей наземной и подземной территории, заполняя её различными коммуникациями зданиями и сооружениями (рис.1.2.2).

 

Рис. 1.2.2 Использование территории Москвы

 

Данная таблица показывает, что около половины территории Москвы заняты различными тяжёлыми сооружениями, автодорогами, коммуникациями – всё это имеет негативные последствия для природы как озеленённых территорий Москвы, так и для естественных природных зон Подмосковья. Взамен на это природа увеличивает свою геологическую деятельность [2.5].

 

       Последствия техногенного воздействия в черте города Москвы:

1.  Сжатие грунтов в основании зданий и сооружений: под воздействие огромной массы сооружений происходит уплотнение грунтовых оснований в результате чего наблюдаются вертикальные перемещения (осадки) грунта.

2.  Оседание поверхности территории города (рис.1.23), вызванное откачкой подземных вод: вода способствует укреплению грунтовых оснований и если воду выкачать или изменить течение, то возникают пустоты, которые не поддерживают обратное давление на грунт, в ходе чего грунт может просесть, а вместе с ним и сооружение или обвал дороги.

Рис. 1.2.3 Районирование территорий г. Москвы по величине оседания поверхности (за период 1959-1973 гг.). График оседания (в мм): 1. 0-20; 2. 20-40; 3. 40-60; 4. более 60.

3.  Подтопление: в Москве каждые сутки в грунт теряется около 450 тыс. м воды (рис.1.2.4), это приводит к нарушению естественного баланса воды, увеличению инфильтрационному питания грунтовых вод и поднятию их уровня.

Рис. 1.2.4 Карта подтопления в г. Москве грунтовыми водами: 1 – территории, подтопленные постоянно; 2 – территории, потенциально подтопляемые; 3 – не подтопляемые территории.

 

4.  Карстовые провалы: это обвалы кастовых полостей и (или) прорыв водонасыщенных песчано-глинистых пород в закарстовой толщи

5.  Суффозионные провалы: это обвалы на склонах речных долин, ручьёв, оврагов и над подземными водонесущими коммуникациями. Суффозия делится га три вида: механическая – вода при фильтрации отрывает и выносит целые частицы (глинистые, песчаные); химическая – вода растворяет частицы породы (соли, гипс) и выносит продукты разрушения. Частным случаем химической суффозии является карст; физико-химическая – смешанная [2.31].

6. Гравитационные провалы: подземные пустоты могут вызвать за счёт гравитационных обрушений лежащих над ними грунтов.

7. Оползни

8. Вибрация: из-за вибрации вызванной как промышленными предприятиями, так и транспортом, вызывающее динамическое воздействие, влияют на целостность грунта.

9. Температура: вызывает прогрев песчано-глинистых и техногенных грунтов, что способствует изменению структуры глинистых и органо-минеральных грунтов, что приводит к оседанию поверхности.

10. Электрическое поле: из-за повсеместного использования электрической энергии может случиться утечка электричества в грунт (рис. 1.2.5), что способствует увеличению коррозионной деятельности

Рис. 1.2.5 Районирование территории по степени опасности электроэрозионное поражения подземных коммуникаций и сооружений (Н.С. Просунцова, 1996). Степень опасности: 1 – низкая; 2 – средняя; 3 – высокая.

 

Из-за вышеобозначенных причин были предприняты меру по улучшению геологической ситуации в городе:

– Противокарстовые мероприятия: во избежание провалов разрабатываются архитектурно-планировочные решения, цементирование подземных полостей и трещин, закрепление песчаных пород, исключение отбора воды из карбонатных толщ.

- Противооползневые мероприятия: поверхностные водоотвод, микропланировка

склона, посадка растительности (кустарники), дренирование склона, защита берега от речной эрозии, профилактики возникновения оползневых смещений.

- Защита от подтопления: регулирование режима подземных вод, планировка во

время строительства должна быть такой, чтобы улицы и здания располагались вдоль линии тока поверхностного и подземного стока, если такое строительство невозможно, то строить нужно в специальных проёмах «окнах» для пропуска подземных потоков, а также замена свайного фундамента ленточным столбчатым.

- Предупредительные (профилактические) мероприятия: повышение отметок

поверхности земли, организация и ускорение стока атмосферных осадков, регулирование русел рек, устройство перехватывающих дренажных сооружений, предупреждение утечек из водонесущих коммуникаций, прокладка водонесущих коммуникаций, соблюдение при строительстве требований проекта, проведение ремонтов.

- Строительные мероприятия: открытый водоотлив, применение иглофильтров

(предназначены для снижения грунтовых вод), при слабопроницаемых грунтах рекомендуется электроосмотический метод, т.е. электроосушение грунта, при глубоких горных выработках (прокладка метро) используется искусственное замораживание грунта, защита открытых котлованов и траншей от стока вод.

- Эксплуатационные защитные мероприятия: дренажи, поглощающие колодцы, так

как во время поднятия уровня воды они уменьшаю давление, противофильтрационные завесы это очень тонкая стенка в грунте, которая перекрывает путь подземным водам, гидроизоляция защищает подземные части сооружений и зданий от проникновения воды, а также защищает от проникновения в материал конструкции капиллярной влаги.

 

Рельеф

Москва и её окрестности расположены на стыке Смоленско-Московской возвышенности, Москворецко-Окской равнины и Мещёрской низменности. Рельеф Москвы, унаследовав доледниковые черты, формировался в результате оледенений четвертичного периода, а также эрозионной деятельности рек. Большая часть города расположена в пределах моренной и флювиогляциальной равнин с широкими речными долинами, имеющими пойму и надпойменные террасы (р.Москва, р.Яуза, р.Сетунь и др.).

В современном рельефе территории Москвы выделяется крупный элемент доледникового рельефа — Теплостанская возвышенность, простирающаяся от районов Ясенево и Беляево-Богородское к излучине реки Москвы в районе Лужников; высота её у санатория "Узкое" (максимальная для Москвы) достигает 253 м над уровнем моря и более 130 м над уровнем реки Москвы. Круто обрываясь к реке, она образует Ленинские горы; на С.-З. Теплостанской возвышенности выделяются Татаровские высоты, ограниченные с трёх сторон крупной излучиной реки Москвы. Наиболее низкие абсолютные отметки приурочены к долине реки Москвы (до 120 м), которая имеет пойму и 3 надпойменные террасы (Ходынскую, Мневниковскую и Серебряноборскую) с разностью высот до 35 м. Разнообразие местоположения и контрастный облик отдельных частей города зависят гл. обр. от долины реки Москвы, которая подходит к городу с северо-западной стороны и в самом городе образует несколько излучин с высокими берегами (Ленинские горы) и широкими поймами (Лужники, Нагатино). Восточная и юго-восточная части Москвы примыкают к Мещёрской низменности; это самые плоские по своему рельефу и самые низкие части города.

Известное выражение «Москва стоит на семи холмах» не точно: изолированных холмов в Москве нет, а имеются относительно повышенные участки водоразделов, образовавшихся вследствие расчленения всей территории долинами притоков реки Москвы. Некоторые водоразделы имеют резко асимметричное строение, придавая отдельным районам Москвы живописный вид (напр., водораздел между рекой Неглинной и рекой Яузой, проходящий почти параллельно проспекту Мира и улице Сретенке, имеет резкий спуск в сторону улице Неглинной и очень пологий в сторону Яузских ворот).

По морфологии долины малых рек юго-западной части Москвы отличаются от речных долин остальной территории: для первой характерны неширокие, но относительно глубокие долины с хорошо разработанными руслами (реки Сетунь, Котловка, Чертановка и др.), для второй (реки Лихооорка, Нищенка, Серебрянка и др.) — плоские, сравнительно широкие поймы, извилистые русла, низкие заболоченные берега. Характерная особенность склонов некоторых участков долин — наличие древних и современных оползней (на правом берегу реки Москвы в районе Серебряного бора, в районах Фили — Кунцево, Хорошёво, Ленинских гор, Коломенского).

С развитием города естественный рельеф Москвы под влиянием строительной деятельности претерпел существенные изменения. На территории города засыпано более 100 небольших речек, ручьёв и оврагов, десятки стариц и болот, более 700 прудов. Наиболее значит, элементами искусственного рельефа являются выемки и насыпи автомобильных и жел. дорог, деривационного канала, канала им. Москвы, Карамышевского и Хорошёвского спрямлений р. Москвы, Химкинского водохранилища, гребного канала в Крылатском.

В результате вертикальной планировки города оказались срезанными некоторые положительные элементы рельефа и, наоборот, искусственно повышены насыпями понижения в рельефе. На месте многих ранее существовавших небольших рек и ручьёв, лощин, оврагов ныне расположены проезды, улицы, скверы, городская застройка и т. п. Дальнейшая планировка и застройка городской территории, ведущиеся с учётом основных особенностей рельефа, не только делают более привлекательным общий облик города, но и способствуют комплексному решению многих вопросов, связанных с охраной окружающей среды в целом [1.2, 1.29].

 

Рельеф Подмосковья

Рельеф Московской области формировался на протяжении сотен миллионов лет. Равнинный рельеф определяется лежащей в основании одной из древнейших платформ Земли – Восточно-Европейской платформой. Это устойчивый участок земной коры: на протяжении последних полутора миллиардов лет здесь не было крупных геологических катастроф, а слабые и редко случающиеся землетрясения – отголоски случающихся в сейсмически активных зонах, таких, как Карпаты, Закавказье, Средняя Азия. Земная кора испытывала медленные поднятия и опускания, во время которых сменяли друг друга континентальные эпохи, продолжавшиеся по нескольку миллионов лет. В результате накопились огромные толщи осадочных пород. Существенное преобразование рельефа Московской области имело место в эпохи оледенения.

В настоящее время большинством исследователей принята точка зрения, согласно которой на территории Подмосковья было четыре оледенения. Первое из них, окское, произошло в нижнем плейстоцене и распространилось до широтного отрезка долины Оки; оно почти не оставило следов на территории области. В среднем плейстоцене было два мощных оледенения — днепровское (покрывало значительную часть территории Русской равнины) и московское (остановилось немного южнее нынешней границы Москвы). Наконец, к позднему плейстоцену относится валдайское оледенение, которое не затронуло непосредственно территорию Московской области, однако оставило следы в виде флювиогляциальных отложений (преимущественно на севере области). Ледники в процессе таяния сгладили рельефные неровностии повлияли на процесс перестройки речной долинной сети. Ледники в свое время покрывали все водоразделы и долины.Следовательно, их следы остались на всей территории Подмосковья. В местах обширных понижений (Верхневолжская, Мещерская низменности, ложбины Смоленско-Московской и Клинско-Дмитровской возвышенностей) происходило накопление водно-ледниковых отложений. Отступление ледника из Подмосковья происходило 70 - 100 тысяч лет назад. Следует иметь ввиду, что сход ледниковых отложений с северо-западных областей начался всего 10 тысяч лет назад. После схода ледников, часть ими оставленных отложений была смыта реками и талыми водами во время весенних паводков. Формирование речных долин происходило в основном в низких местностях, которые соответствовали древним долинам. Фактически с тех пор характеристики рельефа местности поменялись не сильно. При этом максимальные изменения произошли в долинах рек, а в районах междуречий рельеф остался почти нетронутым. Современный рельеф Московской области - это равнинные возвышенности западной и северной частей региона (Смоленско-Московская возвышенность), доходящие до 300-метровой высоты, которые постепенно переходят в равнины и низменности заболоченной Мещеры на востоке; на крайнем юге Московской области расположена равнина высотой до 237 метров (это часть Среднерусской возвышенности, которая сильно изрезана оврагами и долинами рек.

На крайнем севере области протянулась неширокой полосой вдоль границы с Тверской областью почти плоская, местами сильно заболоченная Верхневолжская зандрово-аллювиальная низменность (высотой 120 — 180 м) с редкими невысокими моренными холмами и грядами высотой 150-160 метров. В её пределах выделяются отдельные низины — Шошинская на северо-западе и Дубнинская на северо-востоке. В четвертичное время сюда стекали талые ледниковые воды. Они оставили на поверхности песок, гравий, галечник и суглинки водного происхождения. Под песками залегают водоупорные слои, на которых держатся грунтовые воды. В понижениях рельефа грунтовые воды нередко выходят на поверхность, образуя заболоченные участки и болота [3.2].
       В крупных котловинах сформировались озера, которые, постепенно зарастая, превращаются в торфяники. Здесь много ледниковых озер, которые постепенно заболачиваются, небольших рек, ручьев, стариц.

Южнее крутым уступом поднимается 225-километровая Клинско-Дмитровская гряда, которая занимает весь северо-западный край области - самая высокая и холмистая часть Смоленско-Московской возвышенности. Гряда располагается приблизительно на 50 км севернее Москвы и тянется в направлении Солнечногорск - Дмитров - Сергиев-Посад. Центральная часть гряды сужена приблизительно до 25 км и характеризуется перепадами высот до 50 и даже 100 метров. Средняя высота гряды около 300 метров (в районе Дмитрова). Клинско-Дмитровская гряда несимметрична. Ее холмы и гряды высотой 280-300 метров круто обрываются на север (к Верхневолжской низине) и полого понижаются на юг, где она переходит в Москворецко-Окскую моренно-эрозионную равнину с высотами в центральной части 200-220 метров над уровнем моря, а в долинах рек Оки, Клязьмы и Москвы - до 150 и даже до 110 метров.

Протянувшаяся с юго-западных границ области на северо-восток Смоленско-Московская возвышенность (высотой 90—310 м) занимает значительную территорию региона: почти весь север и запад. Самая высокая точка Подмосковья - 310 метров - находится у деревни Шапкино Можайского района. Это наиболее приподнятая часть Московской области, откуда стекает и на север, и на юг множество рек и ручьев. Реки, берущие начало к северу от Клинско-дмитровской гряды, впадают в Волгу, а те, что начинаются южнее, — в Оку (за исключением Яхромы). Поскольку Ока также впадает в Волгу, то территория области относится к Волжскому бассейну. Рельеф возвышенности сформировался во время предпоследнего (московского) оледенения. Ледник, занимавший всю северо-западную часть региона, принес морену с валунами и нагромоздил ее в беспорядке на поверхности возвышенности. Северный склон Московской возвышенности более крутой по сравнению с южным. На этой возвышенности типичны крупные моренные холмы с плоскими вершинами и пологими склонами, которые чередуются с котловинами, нередко заболоченными или заполненными озёрами моренно-ледникового происхождения (Тростенское, Сенежское, Нерское, Круглое и др.), западинами и ложбинами; некоторые из этих ложбин сегодня заняты искусственными водохранилищами (Рузское, Истринское, Можайское, Озёрнинское). Разница в высотах между вершинами холмов и поверхностями ложбин составляет 15-23 м. Хорошо выраженные узкие долины рек (Икша, Яхрома, Истра и др.) имеют на отдельных участках объёмные озеровидные расширения, используемые под искусственные водохранилища (Можайское, Рузское, Озернинское, Истринское) [1.5].

Смоленско-Московская возвышенность, заходя отрогами в черту Москвы в районах Петровско-Разумовского и Тушина, плавно переходит южнее в эрозионную Москворецко-Окскую равнину (абсолютные высоты 110—220 м), ограниченную междуречьем Москвы и Оки. Мощность четвертичных отложений здесь невелика (10-30 метров), поэтому современный рельеф равнины отражает древнее эрозионное расчленение, только в несколько сглаженном виде. Наибольшие высоты отмечены в верховьях р. Лопасни (236 м) и на Теплостанской возвышенности (255 м), занимающей район Москвы Тёплый Стан. Здесь наиболее расчлененный увалисто-холмистый эрозионный ландшафт и перепады высот до 20 метров. Для центральной части Москворецко-Окской равнины характерны слабоволнистые междуречья с выраженными широкими речными долинами и балками. В южной части расчленение становится глубже, и поверхность характеризуется пологоувалистым рельефом, особенно в бассейнах рек Нары, Лопасни, Северки и Коломенки. Встречаются оползни и карстовые воронки (район Серпухова). Долины главных рекхорошо разработаны и имеют две надпойменные террасы. притоки рек Оки, Москвы, Верхней Клязьмы, Протвы и других характеризуются пологими склонами и широкими днищами.

На востоке области простирается обширная и плоская Мещёрская низменность, или Мещёра (высота 110—200 м). Она входит в Московскую область с востока клином примерно между Клязьмой и Москвой-рекой, образуя треугольник между долиной Москвы-реки и южным склоном Клинско-Дмитровской возвышенности. Это доледниковое тектоническое понижение рельефа. В определенные периоды Мещёрская низменность представляла собой приледниковый водоем. Поэтому на ней представлены четвертичные отложения в виде песка и суглинков водно-ледникового происхождения. В западной части Мещёры суглинистой мореной сложены возвышенные участки водоразделов и сильно расчлененные массивы, совпадающие, как правило, с повышениями юрско-мелового рельефа и преобладающей высотой 120-150 метров над уровнем моря. Между этими возвышенными участками расположены большие заболоченные низины, группы остаточных озер, вода из которых очень слабо собирается и отводится реками. В Мещёре речные долины выражены слабо, реки врезаны неглубоко, имеют медленное течение и интенсивно зарастают. Очень характерны для этого природного района обширные многочисленные болота и торфяники, которых особенно много в восточной части Подмосковной Мещеры (Шатурские болота, Радовицкий Мох). Большинство их образовалось за счет зарастания и заторфовывания обширных мелководных озер послеледникового времени. Здесть также находятся неглубокие озера водно-ледникового происхождения: Чёрное, Святое, Великое и др.. Западная окраина Мещёры заходит в пределы Москвы с севера и северо-востока, от долины реки Яузы до долины Москвы-реки. Самый высокий холм Мещёры имеет высоту 172 м над уровнем моря. На Мещёре находится самая низкая в Подмосковье естественная высота.Это уровень воды Оки - 97 метров. В целом Мещёра - это однообразные плоские и слабоволнистые песчаные низины (заболоченные или залесенные) с песчаными холмами и одиночными моренными останцами, высотой от 3-5 до 20 метров.

Крайний юг области, за Окой, приподнят более чем до 200 метров северо-восточными отрогами Среднерусской возвышенности (максимальная высота 238 м рядом с г. Пущино). Это покрытое лесами Заокское эрозионное плато (к югу от среднего течения Оки) и покрытая лесостепью Заосетринская эрозионная равнина (на крайнем юго-востоке Московской области), которые определяют слабоволнистый рельеф местности, расчленённой речными долинами и многочисленными оврагами и балками. Сеть долин и оврагов на Заокском эрозионном плато гуще, чем на Заосетринской эрозионной равнине [3.2].