Криогенные процессы и явления

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова»

Геологоразведочный факультет

Кафедра мерзлотоведения

РЕФЕРАТ

«Криогенные процессы и явления»

Выполнила: ст. гр. ГГ-15

Готовцева А.И.

Проверила: Чжан Т.Р.

Якутск 2017 г.



Содержание

1.Введение

2.Криогенные процессы и явления

3.Морозное пучение

4.Структурные почвы

5.Ледяные жилы

6.Полигональные формы рельефа

7.Пластовый лёд

8.Термокарст

9.Термоэрозия

10.Термоабразия

11.Солифлюкция

12.Склоновые процессы

13.Наледи

14.Заключение

температура оттаивание наледь горная порода



Введение

Среди криогенных процессов развитых в области распространения многолетнемерзлых пород наиболее разнообразны процессы пучения, к ним относят: криогенную (морозную) пульсацию поверхностных отложений, вымораживание каменного материала, сезонное пучение пород и формирование многолетних бугров пучения. При этом формируются различные криогенные явления.

Действие сил морозного пучения грунтов ежегодно наносит народному хозяйству большой материальный ущерб, заключающийся в снижении сроков службы зданий и сооружений, в ухудшении условий эксплуатации и в больших денежных затратах на ежегодный ремонт поврежденных зданий и сооружений, на исправление деформированных конструкций



Криогенные процессы и явления

Криогенные процессы и явления - это геологические процессы, происходящие при промерзании или оттаивании горных пород, связанные температурами грунтов и почв (http://www.activestudy.info/kriogennye-fiziko-geologicheskie-processy-i-yavleniya).

При контакте воды с вмещающими породами различного состава и строения, а так же внешние взаимодействия создают сложные природные явления. Криогенные процессы связаны с другими экзогенными процессами (эрозия, абразия, делювиальный смыв). Характер проявления криогенных процессов зависят от климатических и региональных факторов.

Влияющие факторы на развитие криогенных процессов бывают: рельеф, тектоника, состав и строение горных пород, климат, история развития, время, гидрология, гидрогеология (Кирюхин В.А. Общая гидрогеология.СПб, 2008).

Мерзлотные (криогенные) процессы связываются с литолого-морфогенетическими изменениями в промерзающих, протаивающих и мерзлых породах при колебании температуры и переходах ее через точку плавления льда. Эти процессы приводят к новообразованиям в толще горных пород и возникновению особых форм мезо- и микрорельефа. К криогенным процессам относятся:

Морозное пучение

Происходит при промерзании грунтовых вод.При превращении воды в лёд увеличивается объем грунтов на 9-10 %, что потом поверхность земной коры поднимается.Морозные пучения разделяются на большие и малые формы.

а) Большие формы - булгунняхи (пинго или гидролакколиты). Образуются при промерзании озерных котловин заполненными торфами, расположенных в замкнутых понижениях, т.е. в аласах. Могут достигать до 40-70 метров по высоте, по диаметру - до 200 м с ледяным ядром (Рис.1).

Рисунок 1 - Булгунняхи.

б) Малые формы - бугры. Возникают в результате давления напорных вод на межмерзлотный деятельный слой. Продолжение процесса может идти несколько лет, в итоге образуя высокие и широкие бугры - булгунняхи (Рис.2) (Шуйский, 1959).

Рисунок 2 - Бугры.



Структурные почвы

На возникновение структурных почв действуют следующие факторы: водонасыщение пород, материал верхнего слоя, условия замерзания, время и масштаб.

а) Пятна - медальоны - это пятна неправильной формы, без растительности, возникшие при сезонном промерзании или оттаивании глинистых грунтов (Рис.3).

Рисунок 3 - Пятна - медальоны.

б) Курумы (каменные потоки, каменные кольца) - медленно перемещенные крупные обломки и глыбы прочных скальных пород вниз по склону, которые образовались в результате выветривания (Рис. 4) (http://edu-knigi.ru/rychagov/geomorfologiya.php?id=158).



Рисунок 4 -Курумы.

Ледяные жилы

Вода, замерзая, расширяет трещины и образует клиновидные жилы. Их ширина достигает нескольких метров, а длина и глубина - десятков метров. Иногда встречаются участки, где преобладают льды, а минеральный грунт находится в виде столбов между рядами ледяных клиньев. Возможно, крупные ледяные жилы возникают при внедрении и замерзании воды из таликов в мерзлые породы (вопрос этот остается нерешенным) (Рис.5) (http://edu-knigi.ru/rychagov/geomorfologiya.php?id=158).

Рисунок 5 - Ледяные жилы.



Полигональные формы рельефа

Полигональными формами подразумевается правильные многоугольники, разделенные трещинами. В эти трещины проникает вода из нижних грунтов, которая замерзает, образуя ледяные клинья. Летом лед не успевает расстаять, разбивая мерзлую породу на отдельные блоки (Рис.6).

Рисунок 6 - Полигональные формы рельефа.

Пластовый лёд

Пластовый лед формируется в верхней толще многолетней мерзлоты, представляя собой горизонтальные пласты льда. Мощность таких пластов колеблется от нескольких метров до десятков и более (Рис.7).

Рисунок 7 - Пластовый лед.



Термокарст

Термокaрст - оттаивание слоев подземного льда, при этом образуя провалы на поверхностях земли. Чаще всего встречаются воронкообразные провалы, на которых заполняется вода и формируется термокарстовое озеро (Рис.8).

Рисунок 8 - Термокарстовое озеро.

Термоэрозия

Термoэрозия - при снеготаянии происходит комплексный процесс размыва дисперсных мерзлых и оттаивающих пород, который образует промоины и овраги (Рис.9).

Рисунок 9 - Термоэрозия.



Термоабразия

1. Термoaбразия - процесс разрушения (эрозии) мерзлых береговых пород под воздействием механической энергии волн и тепловой энергии воды, проявляющийся в отступлении берегов в результате размыва и выноса породы (Рис.10) (Кирюхин В.А. Общая гидрогеология. СПб, 2008).

Рисунок 10 -Термоабразия.

Солифлюкция

Солифлюкция - это медленное движение вoдонасыщeнных глинистых грунтов вниз по склону, по кровлям мерзлой породы.Льдoнaсыщeнные дисперсные грунты в результате оттаивания теряют структурные связи и переходят вязкоплaстичнoe состояние (Рис.11).

а) Медленная солифлюкция. Развивается при движении массы грунта, обладающего мерзлого субстрата, то есть способностью растекаться толстым слоем. Медленнаясолифлюкция, в основном, распространены в умеренных широтах с гумидным климатом. Кутизна склонов медленной солифлюкции бывает не менее 10-15 °, но они могут происходить на пологих склонах, крутизна которых составляет всего 3-4°. Скорость движения грунтов зависит от крутизны склонов, наличия или отсутствия подстилающих водоупорных пород, мощности рыхлого чехла, длины, характера поверхности склона и так далее. Обычно скорость движения грунт не превышает 1 см в год. Медленнаясолифлюкция создает на склонах потоки и террасы, имеющие языкообразную форму в плане.

б) Быстрая солифлюкция. В отличие от медленной солифлюкции у быстрой - на глубине водоупора сильно увлажняется протаявшим слоем и применяет жидкое состояние, которое имеет способность течь тонким слоем. Скорость быстрей солифлюкции достигает от 3 до 10 метров в год. Крутизна склонов начинается от 2-3° до 10-15°.

Рисунок 11 -Солифлюкция.

Склоновые процессы

Склоновые процессы (оползни, обвалы) - процессы, происходящие под воздействием силы тяжести, перемещая частицы пород вниз по склону. Характер склоновых процессов зависит от климатических условий, крутизны склонов, от пород, из которых сложен и так далее.

Обвальные склоны образуются при процессе отрыва от основной массы горной породы крупных глыб и последующего их перемещения вниз по склону. Формирование обвалов предшествует возникновение трещин или систему трещин, затем по которым происходит обрушение блока породы. Обвалы бывают и в горах, и в равнинах. Обвалы в горах чаще всего перекрывают горные речки, образуя при этом горные озера.

Оссыпные склоны формируются при физическом выветривании, где продуктами выветривания являются щебень, дресва. Продукты выветривания оказывают механическое воздействие на поверхность склон и образуют оссыпные ложбины (Рис.12).

Рисунок 12 - Склоновые процессы.

Наледи

Наледи образуются при замерзании подземных или речных вод, выходящих на поверхность земли или ледяного покрова (Рис.13).



Рисунок 13 - Наледь.

Наледи бывают 2 типов:

- грунтовые, которые возникли за счет подземных вод на суше;

- речные, образовавшиеся в долинах рек;

В зимнее время, когда вода замерзает, разрывая деятельный слой, выливается на поверхность земли, создавая ледяные тела (наледи) (Н. И Толстихина, 1969).

Классификация наледей.

1. По типу наледеобразования - брызговые, напускные, волновые;

2. По происхождению -естественные ( природные, биогенные, бытовые, зоогенные и так далее), антропогенные, техногенные, искусственные;

3. По типу наледеобразующих подземных (грунтовых, ключевых, надмерзлотных, пресных, солоноватых и так далее), поверхностных (речных, озерных, морских, ледниковых, талых, талых снеговых), атмосферных (дождевых, облачных, конденсационных), а также бытовых, сточных, промышленных, смешанных и других вод;

4. По местоположению - водораздельные, склоновые, откосные, косогорные, логовые, нагорные, долинные, террасовые, русловые, пойменные, береговые, устьевые, речные и так далее;

5. по отношению к поверхности Земли - поверхностные, наземные, надземные, подземные;

6. по времени формирования и развития - осенние, зимние, серзонные, многолетние, современные и так далее;

7. по форме и строению - простые, сложные, плоские, удлиненные, овальные и так далее;

8. по размерам - очень малые, малые, средние, большие и так далее;

9. по степени опасности - опасные, неопасные, потенциальные, потенциально - опасные (Ершов Э.Д, 1990).

Особенности оттаивания и промерзания почвы и подпочвы:

1. Удельный объем воды увеличивается на 9 % при превращении в лед в условиях развития значительных сил давления при стеснении объема;

2. При изменении плотности воды в интервале температур от 0? до 4?. (при 0? плотность достигает максимума, а при 4? - минимума).

3. Способность воды растворять химические соединения (соли).

4. Способность иметь большие значения теплоемкости, теплоты кристаллизации и испарении.

2. При строительстве дорог и аэродромов наиболее опасными криогенными процессами и явлениями являются морозные пучения, бугры пучения, термокарст, солифлюкция и термоэрозия. Для того, что предотвращать морозное пучение, нужно не допускать использования пылеватых грунтов, приготовить сооружения дренажных устройств для отвода из деятельных слоев надмерзлотных вод (http://geocryology.com/lectures/).



Заключение

Криогенное пучение влияет на литогенез мерзлых отложений, на особенности рельефа и микрорельефа области распространения мерзлых пород , в силу своей динамичности развития существенно воздействуют на инженерные сооружения.

Недоучет морозного пучения грунтов в строительстве, а также несвоевременное назначение противопучинных мероприятий наносят огромный ущерб народному хозяйству: снижают сроки и ухудшают условия эксплуатации сооружений, вызывают непроизводительные затраты труда, строительных материалов и финансовых средств.

Необходимость учета и предупреждения воздействий промерзающих грунтов на фундаменты и конструкции зданий и сооружений (что сопряжено с оценкой деформаций и сил морозного пучения) является одним из основных условий обеспечения устойчивости, эксплуатационной пригодности и долговечности сооружений, возводимых в районах сезонного промерзания грунтов.



Список использованной литературы

1. Ершов Э.Д (Недра, 1990).

2. Кирюхин В.А. Общая гидрогеология. СПб, 2008.

3. Н. И Толстихин, 1969.

4. В. П Шуйский, 1959.

5.http://geocryology.com/lectures/

6.http://www.activestudy.info/kriogennye-fiziko-geologicheskie-processy-i-yavleniya/

7. http://edu-knigi.ru/rychagov/geomorfologiya.php?id=158

Размещено на Allbest.ru

...