Неотектонические движения рельефа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Современные неотектонические движения. Влияние на устойчивость сооружений

2. Карстовые явления. Противокарстовая защита

Список использованной литературы

1. Современные неотектонические движения. Влияние на устойчивость сооружений

неотектонический земля горный противокарстовый

Земная кора с момента её образования находится в непрерывном движении. Все природные движения земной коры или её отдельных участков получили название тектонических.

Неотектоника или новейшая тектоника, как научное направление зародилась в 30-х годах XX в. Основоположники его С.С.Шульц, Н.И.Николаева, неотектоника - это, «учение о новейших структурах земной коры, обусловленных проявлением различных по своему характеру тектонических движений, которыми созданы основные черты современного рельефа поверхности земного шара». Таким образом, неотектонических движения имеют важное значение в формировании географической оболочки Земли. Они проявились в различных областях нашей планеты, но наиболее отчетливо запечатлены в создании горного рельефа. Возраст гор на Земле одинаков - все они как формы поверхности образовались в неоген - четвертичное, иногда в палеоген - четвертичного времени. Почему же горы имеют разную высоту, чем отличаются «старые» Уральские горы от «молодых» Памира, Кавказа, Гималаев и др. ? Различие заключается в том, что интенсивность неотектонических поднятий в различных областях была неодинаковой. По данным С.С.Шульца, величина поднятий за весь неотектонический этап на Памире, Тянь-Шане составила 200м/км, а на Урале - только 25м/км.

Для изучения неотектонических движений используются геологические, геофизические и геоморфологические методы. Первые две группы методов применимы для изучения тектонических движений прежних геологических эпох.

Геоморфологические методы базируются на анализе форм современного рельефа, истории его развития. Они разработаны Н.И.Николаевым, Ю.А.Мещерековым, Х.И.Геренчуком и другими учеными. Сущность этих методов состоит в анализе топографических карт и аэрофотоматериалов с целью выявления аномалий - увеличения крутизны склонов, углубление речных долин, степени расчленённости рельефа и т.д. при прочих равных условиях (состав горных пород, впадение притоков) аномалий рельефа отражают тектонические движения, которые вызывают изменения активности экзогенных процессов.

Большую роль играют изучение древних поверхностей выравнивания, сформировавшихся после завершения определенного цикла денудации. В рельефе гор и равнин выделяется серия синхронных поверхностей выравнивания: позднетриасовая, раннемеловая, палеогеновая, миоцен - раннеплиоценовая, позднеплиоценовая, среднечетвертичная, позднечетвертичная.

В результате последующих тектонических движений участки этих поверхностей могут быть однородны на различных высотных уровнях слагающие эти поверхности, отложения укажут на их возраст, а их современные высотное положение даст возможность оценить амплитуду неотектонического поднятия.

Важный источник информации о характере неотектонических движений - морские террасы, свидетельствующие о перемещении береговой линии. Изучая эти формы рельефа, нельзя забывать о том, что они могут быть связаны не только с движением земной коры, но и так называемыми экстатическими колебаниями уровня океана, обусловленными изменением его объема, например, вследствие чередования межледниковыми и ледниковых эпох, когда сток изменялся.

Признаками неотектонического опускания являются образования фиордов, эстуариев, погружение террас ниже уровня моря и т.д. Неотектонические (новейшие) движения проявились в различных частях Земли и определили её современный рельеф. Наиболее максимально они проявились в формировании горного рельефа.

Научное и практическое значение изучения тектонических движений и результатов этих движений позволяет проводить палеотектонические реконструкции, дает возможность определять условия формирования строения земной коры (как частный случай - определение условий формирования рельефа земной поверхности).

Реконструкции движений по разломам и определения путей движения рудоносных растворов и их концентрации в благоприятных структурных позициях позволяют на практике проводить целенаправленные поиски полезных ископаемых.

Земная кора обладает различной подвижностью. На поверхности Земли постоянно возникают горные системы и океанические впадины. Осадочные породы первоначально залегают горизонтально. Тектонические движения (сейсмические явления, землетрясения, вулканизм) выводят пласты из горизонтального положения, нарушают первичную форму залегания. Эти нарушения получили название дислокации (или вторичные формы залегания). Дислокации в зависимости от вида тектонических движений разделяют на складчатые (не разрывные) и разрывные.

Складчатые дислокации формируются без разрыва сплошности слоев. К ним относятся :

Моноклиналь - наиболее простая форма связанных тектонических нарушений в слоистых горных породах, связанная с наклонным залеганием слоев, которые однообразно падают в одном направлении (от 5 и более градусов).

Флексура - моноклинальное и горизонтальное залегание слоев нарушается коленообразным изгибом, обусловленным возведением на породы тангенциальных тектонических сил.

Складки - тектонические нарушения представляют собой волнообразные изгибы слоев горных пород, среди которых выделяют выпуклые (антиклинали - замок расположен вверху, крылья - внизу) и вогнутые (синклинали - замок расположен внизу, а крылья - вверху)

Разрывные дислокации образуются в результате интенсивных тектонических движений, сопровождающиеся разрывом сплошности пород и смещением слоев относительно друг друга. Амплитуда смещения может быть от нескольких сантиметров до километров при ширине трещин до нескольких метров. К разрывным дислокациям относятся сбросы, взбросы, грабены, горсты, сдвиги и надвиги .

Сбросы - разрывные нарушения, когда подвижная часть земной коры опустилась вниз по отношению к неподвижной.

Взброс - разрывное нарушение, когда подвижная часть земной коры поднялась в результате тектонического движения по отношению к неподвижной.

Грабен - когда подвижный участок земной коры опустился по отношению к двум неподвижным участкам в результате тектонического движения.

Горст - обратное грабену движение.

Сдвиг - представляет собой разрывное нарушение, в котором происходит горизонтальное смещение горных пород по простиранию.

Надвиг - обратное сдвигу перемещение.

С инженерно-геологической точки зрения наиболее благоприятными местами строительства являются горизонтальное залегание горных пород, где присутствует большая их мощность, однородность состава. Фундаменты зданий и сооружений располагаются в однородной грунтовой среде, при этом создается равномерная сжимаемость слоев под весом сооружения и создается наибольшая их устойчивость Наличие дислокации резко изменяет и усложняет инженерно-геологические условия строительства - нарушается однородность грунтов основания фундамента сооружений, образуются зоны дробления (разрывы), снижается прочность пород, по трещинам разрывов происходят смещения, нарушается режим подземных вод. Это вызывает неравномерную сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной осадки различных его частей.

2. Карстовые явления. Противокарстовая защита

Скорость движения подземных вод мала, поэтому они воздействуют на рельеф большей частью не механически, а путем растворения горных пород. Растворяются известняки, каменная соль, гипс и некоторые другие породы. Растворяя породу, вода образует полости, пещеры, провалы и т. д. Весь этот комплекс процессов и образующихся в результате их наземных и подземных форм рельефа носит название карст - по названию плоскогорья Карст, или Крас (Kras), на северо-западе Балканского полуострова.

Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для развития. Вместе с тем карст существенно влияет на ландшафтные особенности территории, ее рельеф, сток, подземные воды, реки и озера, почвенно-растительный покров, хозяйственную деятельность населения.

Дренирующая способность карста усиливает недостаток влаги в засушливых областях и, наоборот, создает более благоприятные условия для развития ландшафтов в областях, избыточно увлажненных. Карст ведет к деградации вечной мерзлоты, также заметно улучшая природные особенности территории.

Существующие многочисленные определения карста отражают три подхода к этому сложному природному феномену.

Географы и геоморфологи рассматривают карст как геоморфологическое явление, обращая особое внимание на изучение карстовых форм; геологи видят в нём полигенетический процесс; гидрогеологи и инженеры-геологи понимают карст как единство или совокупность процесса и явления.

Проблемами изучения карста и его распространением интересуются геологи, гидрогеологи, геоморфологи, гидрологи, физико-географы, ландшафтоведы, инженеры-проектировщики и строители, многие специалисты других областей знания.

Не все природные полости являются карстовыми. К ним, например, не относятся:

а) Раскрытые тектонические трещины;

б) Пустоты в лавовых потоках;

в) Полости в гидротермальных и пегматитовых жилах.

Карстующимися породами являются:

известняки (порода, целиком состоящая из минерала кальцита); Как правило, органогенного происхождения, образуются в океанах на значительных глубинах, представляют собой известковые останки морской флоры и фауны.

мергели (известняк с глинистой составляющей более 5%);

меловые породы (разновидность известняка из останков планктонных водорослей);

доломиты, доломитизированные известняки (известняк с примесью минерала доломита СаMg[CO3]2);

гипсы (порода, целиком состоящая из минерала того же названия - гипс СаSO4*2H2O);

ангидриты (как порода состоят из минерала ангидрита (безводного гипса) CaSO4 );

соленосные толщи;

конгломераты; окатанная галька любого состава, сцементированная известковым цементом с примесью песка. Растворяется известь, а галька выносится механически.

брекчии; отличается от конгломерата неокатанностью сцементированных обломков.

песчаники (сцементированный известковым цементом песок различного состава);

вулканические туфы (также содержат известковую составляющую, которая может легко растворяться).

Для развития карста необходимы три условия:

во-первых, наличие растворимой в природных водах горной породы, как правило (исключением являются случаи поверхностного контактного выщелачивания) водопроницаемой вследствие трещиноватости или пористости;

во-вторых, наличие растворителя, т.е. воды, агрессивной по отношению к горной породе;

в-третьих, наличие условий, обеспечивающих водообмен, - отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя.

Если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой, второе - с климатом и почвенно-растительным покровом, третье - с геоморфологическими и гидрологическими условиями помимо геологической структуры и гидрогеологических особенностей.

К поверхностным карстовым формам относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы.

Среди карров в генетическом аспекте следует различать:

1. Формы, возникшие на оголенной поверхности растворимой горной породы.

2. Формы, образовавшиеся под почвенно-растительным покровом с последующим его удалением.

Морфологически карры подразделяются на желобковые, стенные, лунковые, трубчатые (в виде трубообразных цилиндрических углублений в гипсах), каменицы, карры в виде следов, бороздчатые, меандровые, трещинные.

Некоторые ученые выделяют структурные карры, встреченные на Алтае: на крутом известняковом откосе выработаны карровые углубления в химически относительно чистом известняке, разделенные узкими гребнями, которые соответствуют сильнокремнистым прослойкам.

По генезису особо выделяются желобковые и трещинные карры.

Желобковые карры формируются под воздействием только атмосферных осадков, в результате трех первых фаз растворения известняка, без участия четвертой фазы, тогда как остальные типы карров образуются под действием всех фаз растворения: в их формировании участвуют и воды, обогащенные биогенной углекислотой за счет соприкосновения атмосферных осадков и талых вод с почвенно-растительным покровом.

Трещинные карры отличаются от остальных путями удаления растворенного вещества. Если у большинства других типов карров оно осуществляется поверхностным стоком, то при образовании трещинных карров участвует и вынос растворенного вещества подземным путем, через трещины.

Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа:

1. Воронки поверхностного выщелачивания, или чисто коррозионные. Образуются за счет выщелоченной на поверхности породы через подземные каналы в растворенном состоянии.

2. Провальные воронки, или гравитационные. Образуются путем обвала свода подземной полости, возникшей за счет выщелачивания карстующихся пород на глубине и выноса вещества в растворенном состоянии.

3. Воронки просасывания, или коррозионно-суффозионные. Образуются путем вмывания и проседания рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя, выноса частиц в подземные каналы и удаления через них во взмученном и взвешенном состоянии.

Распространен и переходный тип между типами 2-м и 3-м. Кроме трех основных типов и переходного могут быть отмечены еще несколько типов. Генетически близки к воронкам поверхностного выщелачивания коррозионно-эрозионные воронки, возникающие из поноров на дне логов или польев. Более редкий тип - воронки, разработанные действием восходящих источников. Блюдца, западины - это нечетко выраженные мелкие воронки.

Котловины могут относится к генетическим типам - поверхностного выщелачивания, провальному, просасывания, а также созданным в комбинации с другими процессами, например эрозионным. Крупные котловины поверхностного выщелачивания часто образуются за счет корродирующего действия талых вод снежных и фирновых пятен. Многие из таких котловин - наследие перигляциальных условий последней ледниковой эпохи.

Полья по своему происхождению до недавнего времени разделяли на следующие виды:

Возникшие путем подземного механического выноса нерастворимой породы, залегающей среди карстующихся известняков или на контакте с ними.

Образовавшиеся путем слияния группы смежных воронок и котловин при их росте в горизонтальном направлении.

Вследствие карстово-суффозионных процессов и явлений уменьшается устойчивость геологической среды, что приводит к катастрофическим последствиям (просадки, провалы, деформации сооружений).

Противокарстовые мероприятия следует предусматривать при проектировании зданий и сооружений на территориях, в геологическом строении которых присутствуют растворимые горные породы (известняки, доломиты, мел, обломочные грунты с карбонатным цементом, гипсы, ангидриты, каменная соль) и имеются карстовые проявления на поверхности (карры, поноры, воронки, котловины, карстово-эрозионные овраги, полья) и (или) в глубине грунтового массива (разуплотнения грунтов, полости, каналы, галереи, пещеры, воклюзы).

В РФ карстовые процессы широко развиты в Архангельской, Ленинградской, Московской, Тульской, Курской, Нижегородской, Воронежской областях, республиках Башкортостан, Татарстан, Марий-Эл, Мордовия, Пермской, Самарской и Свердловской областях.

Повышенная опасность возникновения чрезвычайных ситуаций, вызванных активизацией карстовых процессов, характерна для урбанизированных территорий, испытывающих техногенное подтопление. По прогнозам МЧС России, опасность проявления карстовых процессов высока в г. Москва, Казань, Уфа, Самара, Пермь,. Нижний Новгород, Дзержинск, Стерлитамак, Соликамск, Павлово и Кунгур, причем их активизация вызывается, как правило, несоблюдением норм строительства и эксплуатации городских подземных коммуникаций, а также нерациональной подземной разработкой полезных ископаемых

Для инженерной защиты зданий и сооружений от карста применяют следующие противокарстовые мероприятия или их сочетания:

планировочные;

водозащитные и противофильтрационные (гидрогеологические);

геотехнические (укрепление оснований);

конструктивные;

технологические;

эксплуатационные.

Планировочные противокарстовые мероприятия должны обеспечивать рациональное использование закарстованных территорий и оптимизацию затрат на противокарстовую защиту. Они должны учитывать перспективу развития данного района и влияние противокарстовой защиты на условия развития карста.

Гидрогеологические противокарстовые мероприятия должны быть направлены на снижение активизации карстовых и карстово-суффозионных процессов при техногенных изменениях гидрогеологических условий, а также на предотвращение недопустимого загрязнения подземных вод. К наиболее негативным техногенным воздействиям, влияющим на изменение гидрогеологических условий, следует отнести подтопление территорий (вследствие создания водохранилищ или существенного повышения уровня воды в них, утечек воды в грунт из коммуникаций), недопустимый режим откачки подземных вод на водозаборах, а также загрязнение трещинно-карстовых вод на промышленных площадках, полигонах хранения отходов, в местах расположения несанкционированных свалок и т.д.

Основной задачей мероприятий этого типа является снижение уровня названных техногенных воздействий до приемлемого уровня. Эти мероприятия должны контролироваться природоохранными и административными органами при обязательных консультациях с гидрогеологами и специалистами в области инженерного карстоведения.

Из геотехнических противокарстовых мероприятий особого внимания требуют следующие:

- заполнение (тампонаж) опасных карстовых полостей;

- закрепление сильнотрещиноватых зон в карстующихся породах;

- закрепление локальных зон разрыхления в покровной толще;

- тампонаж промежуточных полостей в покровной толще.

Тампонаж полостей при их обнаружении в карстующихся породах должен проводиться лишь после оценки степени их опасности. В период эксплуатации сооружений тампонаж выполняется в качестве мероприятия оперативного характера по обеспечению безопасности сооружений, не имеющих должной конструктивной противокарстовой защиты. При этом следует иметь в виду, что тампонаж полости водонепроницаемым материалом может привести к изменению гидрогеологической обстановки и, как следствие, к активизации карста на прилегающих участках.

Конструктивные мероприятия применяют отдельно или в комплексе с геотехническими мероприятиями. В их состав могут входить:

специальные конструктивные решения фундаментов (на естественном основании и свайных);

Технологические противокарстовые мероприятия включают: повышение надежности технологического оборудования и коммуникаций, их дублирование, контроль за давлением в коммуникациях и утечками из них, обеспечение возможности своевременного отключения аварийных участков и т.д.

В состав эксплуатационных противокарстовых мероприятий (мониторинга) входят:

постоянный геодезический контроль за оседанием земной поверхности и деформациями зданий и сооружений;

наблюдения за проявлениями карста, состоянием грунтов, уровнем и химическим составом подземных вод;

периодическое строительное обследование состояния зданий, сооружений и их конструктивных элементов;

Список литературы

1. В.М.Кононов, А.М.Крысенко, В.М.Швец Основы геологии гидрогеологии и инженерной геологии, М. 1978

2. Никитенко, М.И.

Инженерные изыскания в строительстве: учеб. пособ. / М.И. Никитенко. -Мн.: БНТУ, 2005.-224 с.: ил. 101.

3. Гвоздецкий Н.А. Карст. М.: 1981

4. СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть 2. «Правила производства работ в районах развития опасных геолгических и инженерно-геологических процессов» одобренный письмом Госстроя РФ от 25 сентября 2000 г. N 5-11/88

5. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть III "Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов", одобренный письмом Госстроя РФ от 25 сентября 2000 г. N 5-11/87

Размещено на Allbest.ru