Экзогенно-геологические процессы Нижегородской области
Введение
Нижегородская область расположена на Восточно-Европейской равнине, в средней полосе европейской части России. Территория области находится между 54°27’с.ш. (юг Починковского района) и 58°06’с.ш. (север Ветлужского района). 56-я параллель, около которой расположен областной центр (г. Нижний Новгород), пересекает еѐ территорию почти посередине. Крайняя восточная точка области доходит до 47°52’ в.д. (восток Тоншаевского района), а западная окраина области – до 41°52’ в.д. (запад Выксунского района). Площадь области составляет 76,9 тыс.кв. км – почти 0,5% от территории РФ.[10]
Занимая почти центральное положение на Русской равнине, Нижегородская область значительно удалена от западных берегов Атлантики (более чем на 2000 км) и Северного Ледовитого океана (около 1000 км). До Балтийского и Черного морей по прямой – почти по полторы тысячи километров. Физико-географическое положение Нижегородской области в средних широтах и удаленность от Атлантического океана обусловливают умеренно-континентальный тип климата. Равнинный рельеф поверхности и сравнительно мягкие агроклиматические условия создают благоприятные предпосылки для успешного развития хозяйства области. [6]
На всей территории Нижегородской области проявляются экзогенные геологические процессы, которые представляют собой совокупность процессов, происходящих на поверхности Земли и обусловленные внешними силами.
1 Экзогенно-геологические процессы Нижегородской области
1.1 Оползневые процессы
Оползневые процессы всегда обусловлены воздействием подземных вод на слагающие склон породы. При этом процессе происходит соскальзывание по увлажнённому глинистому слою отделившегося от склона блока горных пород или вязкопластическое течение слагавших склон рыхлых масс.
Оползшую массу называют оползневым телом (или оползневым блоком). Оползневые тела из-за образования разрывных оползневых дислокаций дробятся, нередко приобретая террасовидную ступенчатость, или в процессе оползания сминаются, вплоть до превращения в бесструктурную массу. Поверхность оползневого блока образует оползневую террасу. Соскальзывание происходит по поверхности скольжения, обычно сложенной водоупорным слоем глин и имеющей вогнутую форму (рис.1). [1]
Если слагающая склон толща горных пород имеет слоистое строение и слои наклонены по направлению к основанию склона, смещение преимущественно происходит по поверхности раздела слоёв; такие оползни называют консеквентными (или скользящими). Оползни, у которых оползневая поверхность сечет границы геологических тел, называют инсеквентными (или срезающими). В таких оползнях поверхность скольжения наследует ослабленные зоны, связанные с трещиноватостью пород и разломами. Иногда выделяют и третью разновидность – асеквентные оползни, возникающие в однородных неслоистых толщах пород (чаще всего в песках и глинах при насыщении их водой); оползание происходит по поверхности, имеющей цилиндрическую форму.
Сползание оползневых блоков происходит путем сдвига, поэтому такие оползни в целом относят к оползням сдвига.
В верхней части оползневого склона размещается крутая стенка отрыва (или надоползневой уступ), образующая оползневой цирк. В коренном склоне параллельно ему развиваются системы зияющих трещин растяжения. Место сопряжения оползневого тела с надоползневым уступом называется тыловым швом оползня, а место выхода поверхности скольжения у подножия склона – подошвой оползня.
В некоторых случаях деформация пород движущимся оползневым телом приводит к образованию напорного оползневого вала у фронта оползня. Сползание крупного «жесткого» смещающегося оползневого блока, происходящее по ослабленным пластичным породам (обычно в условиях горизонтального залегания), может приводить к формированию оползней выдавливания (или структурно-пластических оползней).
Рисунок 2. Строение оползней: А – оползень сдвига (1 – стенка отрыва, 2 – трещина отрыва, 3 – тыловой шов, 4 – поверхность скольжения, 5 – оползневые террасы, 6 – подошва оползня); Б – вязкопластический оползень
По характеру движения блоков оползни подразделяются на соскальзывающие, или деляпсивные, развивающиеся в условиях свободного скольжения блоков под действием собственного веса, и выталкивающие, или детрузивные, в процессе развития которых смещающееся тело деформирует, смещает и выдавливает залегающие ниже породы. Детрузивные оползни зарождаются в верхних частях склонов; деляпсивные развиваются, когда оползание возникает в нижней части склона и распространяется вверх по склону вследствие последовательного соскальзывания новых масс.
В крупных сложных оползнях во многих случаях выделяется две части (рис. 3). В верхней – структурной (деляпсивной, глыбовой части), частично сохраняется первоначальное строение массива пород. В рельефе глыбы располагаются ступенчато, поверхность ступеней наклонена к стенке отрыва и часто заболочена вдоль контакта отдельных глыб. Нижняя – аструктурная часть – представлена сильно дислоцированными породами, в её рельефе выделяются бугры пучения, чередующиеся с часто заболоченными западинами.
Развитию оползней способствуют наличие крутых склонов (особенно подмываемых берегов реками, озёрами), присутствие глинистого водоупора в составе толщи пород, падение пластов в сторону склона. Непосредственной причиной оползания является изменение физического состояния и ослабление прочности массива пород. Увлажнение глинистых отложений придаёт им пластичное состояние, и по их поверхности происходит соскальзывание вышележащих толщ.[7]
Вязкопластические оползни образуются при увлажнении склонов, сложенных рыхлыми, способными к ползучести породами. При сползании обводненных пластических масс по ложбинам возникают вытянутые в плане оползни-потоки. Поскольку смещение связано с изменением консистенции, такие оползни объединяют понятием консистентные оползни.
Рисунок 3. Схема сложного оползня: Дл – деляпсивная часть оползня, Дт – детрузивная часть оползня, Бв – бугор выпирания, Обт – оползневые брекчии трения, Обо – отложенные оползневые брекчии; II – крупноблоковые оползни первой стадии, II – малые блоковые оползни второй стадии, III – оползень третьей стадии
В целом по особенностям динамики оползни объединяются в две большие группы: скольжения и течения.
Спровоцировать оползни может воздействие внешних факторов: антропогенное воздействие на склоны (его подрезка, увеличение нагрузки за счёт построек и пр.) и гидротехнические мероприятия, приводящие к изменению уровня подземных вод. Часто активизация оползневых процессов происходит после паводков и половодий: при подъёме уровня вод в водоеме, происходит и подъём уровня подземных вод, а после окончания половодий и паводков некоторое время сохраняется повышенное гидродинамическое давление подземных вод при их выходе на поверхность склона. Вследствие этого происходит выдавливание присклоновой части водоносного слоя, провоцирующее оползание расположенной выше части склона.
Причиной возникновения оползней может являться и разжижение слабоуплотненных пород под воздействием техногенного сотрясения (оползни несейсмогенного разжижения). Развиваются такие оползни в виде быстрого вязкого течения разжиженного грунта вниз по склону.
Оползни широко развиты по правому берегу рек Оки и Волги, а также на некоторых участках склонов реки Алатырь.[9]
1.2 Карст
Карстом называется совокупность геологических процессов и явлений, вызванных растворением подземных и (или) поверхностных вод горных пород и проявляющихся в образовании в них пустот. Возникновение и развитие карста обусловлено наличием растворимых горных пород, их водопроницаемостью (пористостью и трещиноватостью), присутствием движущихся вод и их растворяющей способностью. Существенное влияние оказывают геологическое строение территории, рельеф местности, характер растительности и климат.
В зависимости от условий залегания – наличия или отсутствия некарстующегося покрова над растворимыми породами – различают следующие разновидности карста: открытый или голый (при отсутствии такого покрова), полуоткрытый (присутствует водопроницаемый покров) и закрытый (присутствует слабопроницаемый покров).
По составу карстующихся пород выделяют три типа карста: карбонатный (связанный с относительно труднорастворимыми породами – известняками, доломитами, мелом, мрамором и пр.); сульфатный (среднерастворимые породы – гипс, ангидрит); хлоридный или соляной (легкорастворимые породы – каменная, калийная соли и др.).
Наиболее распространён карбонатный карст. Для растворения карбонатов необходимо присутствие в воде углекислого газа, реакция в общем виде может быть описана формулой:
СаСО3(твёрд)+Н2О+СО2 =Са2++2НСО3-.
Активному растворению карбонатов способствует наличие в водах минеральных или органических кислот. При растворении известняковых толщ с примесью глинистого материала остаточный глинистый элювий закупоривает поры и трещины, затрудняя этим циркуляцию вод, и развитие карста продолжается на водопроницаемых участках повышенной трещиноватости.
Активность развития сульфатного и соляного карста значительно превышает активность карбонатного. Растворение этих пород протекает напрямую, без участия углекислоты и других химических соединений
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. Но из-за пластичности пород, препятствующей образованию полостей, циркуляция вод и растворение протекает преимущественно на контакте с вмещающими породами. При замедленном водообмене происходит быстрое насыщение воды растворённым веществом и процесс выщелачивания приостанавливается. Интенсивность развития карста в этих породах определяется главным образом длиной путей фильтрации и скоростью движения воды.
Карстовые формы подразделяются на поверхностные и подземные. В их образовании участвуют как собственно карстовые, так и суффозионные процессы.[8]
Рисунок 4. Карстовые формы рельефа:
1 — карры; 2 — воронки; 3 — полье; 4 — колодцы; 5 — шахты; 6 — исчезающие реки; 7 — провальные воронки; 8 — ущелье; 9 — пещера; 10 — сталактиты; 11— сталагмиты; 12 — «терра-росса»; 13 — пещерное озеро; 14 — пропасть
К поверхностным карстовых формам относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы, навесы, ниши и др. (рис.4).
К переходным от поверхностных форм к подземным относятся поноры, карстовые колодцы и шахты (рис.4).
Типичными подземными формами являются карстовые пещеры, часто созданные совместным действием растворения, эрозии водных потоков и гравитационных процессов (рис.4).
Карстовые образования наиболее распространены в долинах рек Оки, Тѐши, Пьяны, в районе городов Дзержинска и Арзамаса. [6]
1.3 Выветривание
Термин «выветривание» отражает процесс приспособления горных пород к поверхностным условиям. В зависимости от того, какие факторы обусловливают процессы преобразования, выветривание можно подразделить на физическое (или механическое) и химическое (рис. 5). Биогенные процессы, играющие важную роль в поверхностном гипергенезе, вносят вклад как в механическое, так и в химическое воздействие на минеральный субстрат. Механическое разрушение пород при биогенном выветривании осуществляется, например, корнями растений, которые расширяют трещины, или роющими животными (черви, муравьи, термины, суслики, кроты и др.). Биохимические процессы активно воздействуют на минеральное вещество как в процессе жизнедеятельности (например, лишайники и корни растений извлекают минеральные вещества из минералов, что приводит к разрушению последних), так и поставляя химически активные соединения в процессе разложения биомассы (в частности органические кислоты, возникающие при разложении опавшей листвы и пр.).
Рисунок 5. Виды выветривания (А); пример сочетания физического выветривания с биологическим (Б) – расширение трещин корнями дерева
Взаимодействие минерального и органического вещества приводит к возникновению почвы. Основным признаком, отличающим продукты выветривания от почвы, обычно служит отсутствие в первых биогенной аккумуляции элементов под влиянием растений (гумусообразование).
Физическое выветривание подразделяется на температурное и морозное.
Температурное выветривание – разрушение горных пород и минералов на поверхности Земли под влиянием суточных колебаний температуры. В основе явления – тепловое расширение и сжатие минеральных частиц. В результате суточных колебаний температуры в массиве горных пород возникают напряжения двух типов. Напряжения первого типа (называемые объёмно-градиентными) связаны с неравномерным нагреванием поверхностной и более глубокой частей массива; различное тепловое расширение в этих частях массива приводят к образованию трещин, направленных параллельно его поверхности, по плоскостям напластования пород. Вследствие этого происходит шелушение и отслаивание пород, называемое десквамацией.[9]
При сильных морозах вследствие большего охлаждения и сжатия верхних горизонтов по сравнению с более глубоко лежащими возникают морозобойные трещины, образующие полигональные системы на поверхности.
Напряжения второго типа связаны с тепловым расширением–сжатием минералов и приводят к раскалыванию до уровня минеральных зёрен; при благоприятных условиях происходит и дальнейшее разрушение по трещинам спайности с образованием частиц размером до сотых долей мм. Быстрее разрушаются темноокрашенные минералы и породы, а также крупнокристаллические полиминеральные породы с большими различиями коэффициентов расширения составляющих их минералов.
В процессе температурного выветривания массив пород разрушается с образованием обломочных пород различного размера – от щебня до алевритового материала. Суточные колебания температуры проявляются до глубины порядка 1 м, что определяет максимальную мощность возникающих таким путём обломочных отложений.
Морозное выветривание – разрушение горных пород в результате периодических фазовых переходов вода – лёд в трещинах, порах или вдоль поверхностей напластования (рис.6).
Попавшая в трещины вода в холодное время суток замерзает – превращается в лёд, объём которого на 11 % превосходит исходный объём воды. Кристаллизующийся лёд оказывает на стенки трещин весьма существенное давление, достигающее 2000 кгс/см2 и более, что превышает предел прочности горных пород. Давление льда приводит к расширению трещин и раскалыванию пород преимущественно на обломки глыбовой и щебневой размерности. На последующей стадии за счет расклинивающего воздействия замерзающих водных плёнок в микротрещинах (в связи с промерзанием и оттаиванием) происходит дробление до уровня мелкопесчаных и пылеватых зёрен (криогидратационное выветривание). Процессы морозного и криогидратационного выветривания объединяют понятием криогенное выветривание. [2]
Рисунок 6. Морозное выветривание. 1 — дождь заполняет водой трещины в горной породе; 2 — при замерзании воды лед (черное) увеличивается в объеме на 10 % и распирает породу, отдельные куски которой отваливаются от общей массы
Наиболее активно морозное выветривание протекает в холодных и умеренных областях с резкими суточными колебаниями температуры. Область воздействия этого механизма выветривания ограничивается глубиной слоя сезонного промерзания, обычно не превышающего десятки сантиметров.
Говоря о физическом выветривании необходимо подчеркнуть, что оно приводит к механической дезинтеграции пород и минералов, но не приводит к их химическому преобразованию.
Химическое выветривание представляет собой процесс химического преобразования минералов и горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислого газа, органических кислот, а также вследствие биогеохимических процессов. Неустойчивые в условиях земной поверхности минералы разрушаются, за счет них вследствие процессов окисления, гидратации и гидролиза образуются новые. Большое количество высвобождающегося вещества мигрирует, переходя в коллоидные и истинные растворы.
Образующиеся в ходе физического и химического выветривания продукты разрушения могут быть перемещены с места своего образования под действием водных потоков, ветра, движущихся ледников и других экзогенных процессов (перемещение продуктов разрушения горных пород называется денудация) или остаться на месте своего образования. Залегающие на месте своего образования продукты выветривания называют элювий.[7]
1.4 Эоловые процессы
Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, создаваемые ими отложения и формы рельефа называют эоловыми. Существенную роль эоловые процессы играют во всех открытых ландшафтах сухих и умеренно влажных областей суши (в сухих степях, долинах крупных рек и т.д.). Факторы, способствующие активному развитию эоловых процессов: 1) отсутствие или разреженность растительного покрова, определяющие воздействие воздушных потоков непосредственно на горные породы; 2) частые ветры и формирование при интенсивном нагреве поверхности восходящих воздушных потоков, поднимающих пыль высоко в атмосферу; 3) наличие больших объёмов рыхлого материала. Вовлекаемый в движение ветровыми потоками обломочный материал образован в ходе предшествующих геологических процессов (представляет собой морские или речные пески, продукты физического выветривания и пр.).[7]
Переносимый ветром тонкий материал (аэрозоли) может перемещаться на сотни и тысячи километров. Этому способствуют устойчивые воздушные потоки, переносящие материал на высоте в несколько километров, и струйные течения в атмосфере, движущиеся на высоте около 10 км со скоростью до 500 км/ч. В силу глобального масштаба транспортировки вклад эолового материала значителен и в океанах: в Мировой океан его поступает не менее 1 млрд т в год, при этом на значительных участках океанического дна вклад достигает 50–70 % и более, а в наиболее удаленных от континента глубоководных участках осаждающиеся на дно аэрозоли являются одним из главнейших источников осадочного материала.
Геологическая деятельность ветра складывается из процессов разрушения пород, переноса обломочного материала и его аккумуляции, тесно взаимосвязанных и протекающих одновременно.
Разрушительная деятельность ветра складывается из двух процессов – дефляции и корразии. Дефляция – разрушительная деятельность ветра, выражающаяся в выдувании и развевании ветром частиц рыхлых горных пород. Дефляции подвергаются мелкие частицы пелитовой, алевритовой и песчаной размерности. Различают площадную и локальную дефляцию. Площадная дефляция приводит к равномерному выдуванию рыхлых частиц с обширных площадей; понижение поверхности за счёт такой дефляции может достигать 3 см в год
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Задать вопрос
