Геологическая работа ледников и ледниковые отложения

Ледниками называют большие скопления льда, то есть замерзшей воды. В обычных условиях лед хрупок и легко разрушается. В то же время в больших массах проявляются также такие свойства льда, как пластичность и текучесть. Именно с ними связано движение ледников. Установлено, что при высоте ледника 60 метров под действием своего веса он перемещается (течет) по подстилающей плоскости при наклоне ее всего один градус.

Работа ледников наглядно проявляется в горах. В движущийся отдельными языками ледник попадают глыбы, куски скал, оторванные с ложа и боков углубленного русла. Этот материал (морена) переносится ледником в большом количестве. При таянии льда морена откладывается и перерабатывается потоками талых вод. Горные ледники подразделяются на альпийские (высокогорные) и скандинавские (ледники плоскогорий).

В отличие от горных, материковые ледники имеют огромные площадь распространения и мощность: в Антарктиде до 4200м, в Гренландии до 2400. Поэтому их работа еще более масштабна, вплоть до смятия верхних слоев ЗК в складки (гляциодислокации) и влияния на характер ТД. В общем в настоящее время ледники занимают 11% земной поверхности, их общий объем 30 млн. куб. км.

Установлено, что в истории Земли оледенения происходили неоднократно. Наиболее крупные, охватившие почти все северное полушарие, происходили в четвертичный период. Для Европейской части России установлено четыре оледенения: Окское (Лихвинское)- раннечетвертичное, Днепровское, Московское (оба среднечетвертичные) и последнее – Валдайское (Осташковское) - позднечетвертичное; эпохи между ними называются межледниковыми, а современная – послеледниковой. Для территории СПб она насчитывает около 20 тыс. лет.

Разрушительная работа льда (экзарация или ледниковая эрозия) проявилась в образовании эрозионных форм ледникового рельефа: вытянутых в направлении движения ледника корытообразных долин – трогов; замкнутых котловин – ванн выпахивания; сглаженных скал с бороздами и царапинами на них. Такие ассимметричные скалы получили название «бараньи лбы», а их группы называют курчавыми скалами.

При таянии ледника переработка талыми водами обломочного материала и его отложение образовали такие аккумулятивные формы рельефа, как валы конечных морен, озы, камы, друмлины, зандровые поля. Конечные морены представляют собой возвышения до десятков метров высотой, сложенные переносимым льдом обломочным материалом, обрамляющие язык ледника; они обозначают границу распространения ледника. Озы – вытянутые по направлению движения ледника гряды с пологими склонами и плоской вершиной (напоминающие сглаженные насыпи), сложенные песками и гравийно-галечниками, переносимыми внутриледниковыми потоками. Камы – холмы, сложенные отложениями внутриледниковых озер. Друмлины – овальные в плане холмы, ядро которых сложено коренными породами, а с поверхности перекрыто отложениями ледника. Зандровые поля сложены песками, это дельты ледниковых потоков, разливающихся за краем ледника на равнине.

Ледниковые отложения делятся на моренные (g) и водно-ледниковые, подразделяющиеся в свою очередь на флювиогляциальные (f) и озерно-ледниковые (lg).

Мощность моренных отложений обычно 2…5 м, в понижениях может быть больше. Водопроницаемость мала и породы часто являются водоупором. Прочность моренных отложений значительна, сжимаемость мала, так что они могут служить надежным основанием. В толще морены слоистость отсутствует, цементация также, содержание пылеватой фракции высокое, вследствие чего в воде грунт легко размокает. Вообще, при повышении влажности моренных супесей на 4-6%, а суглинков на 10-20% прочность их резко падает; на склонах это может привести к развитию оползней. В толще морены могут встретиться валуны (иногда ошибочно принимаемые за кровлю скальных пород), а могут быть карманы и линзы водоносных песков с напорными водами.

Флювиогляциальные отложения часто используются как месторождения местного строительного материала. Образуют напорные межморенные водоносные горизонты. Флювиогляциальные отложения могут иметь различную плотность сложения, вплоть до рыхлого состояния. Поэтому при динамических воздействиях сильно уплотняются. Мелкозернистые пески могут переходить в плывунное состояние.

Озерно-ледниковые отложения по составу обычно суглинки, реже супеси и глины. Характерной их чертой является ленточная текстура с чередованием тонких слойков песчаного и глинистого материала из-за отмеченного ранее влияния сезонности осадконакопления. Поэтому отложения такого типа названы ленточными глинами, хотя отмеченная слоистость не всегда четко выражена.

Ленточные глины часто оказываются слабыми грунтами с высокой влажностью, значительной сжимаемостью (Е = 5…7 Мпа) и чувствительностью к нарушению природного сложения. Из-за ленточной текстуры они анизотропны, особенно по водопроницаемости: коэффициент фильтрации вдоль напластования гораздо больше, чем перпендикулярно к нему.

Геологическая работа ветра. Образование и свойства эоловых отложений.

Ветер большую геологическую работу во всех трех ее составляющих: разрушение пород, перенос и отложение. Разрушительная работа – это сочетание выдувания (дефляция) и обтачивания (корразия). Выдувание заключается в отрыве частиц пород и их уносе. В результате образуются понижения рельефа – котловины выдувания, достигающие иногда значительных размеров. Корразия подобна действию пескоструйного аппарата; в районах ее развития известны такие явления, как появление матовости оконных стекол, истончение проводов и т.п. Совместное действие дефляции и корразии в каменистых пустынях приводит к образованию останцов - причудливой формы скал в виде арок, грибов, фигур животных; в протяженных скалах – каменных городов и т.п.

Частицы пород переносятся ветром перекатыванием и во взвешенном состоянии, в зависимости от скорости ветра и размера частиц. Тонкопесчаные, пылеватые, глинистые частицы могут переноситься на сотни и тысячи километров. Известны связанные с этим явлением природные катастрофы – песчаные и пыльные бури. Создаваемые ветром отложения и формы рельефа называются эоловыми. К эоловым отложениям относятся пески и лессы.

Эоловые пески образуются за счет развевания продуктов физического выветривания пород, а также перевевания отложений различного происхождения – речных, морских. Отлагаемые пески создают эоловые формы рельефа – неподвижные и подвижные. К первым относятся бугристые и грядовые пески, закрепленные растительностью и утратившие подвижность. К подвижным относятся дюны, образующиеся на берегах морей, крупных озер и рек; барханы, типичные для пустынь. Например, дюны на побережье Балтики имеют высоту до 20м, а в общем до 50м, редко больше. Скорость перемещения их в направлении господствующих ветров от 10 до 20 метров в год. Барханы, распространенные в песчаных пустынях, могут достигать высоты 200м, создавая многорядные цепи барханов - песчаные моря. Для эоловых песков характерны мелкая зернистость с преобладанием частиц 0,05 – 0,25 мм, хорошая отсортированность, слабая окатанность, косая быстро меняющаяся слоистость. Пористость значительная на поверхности (до 50%) и уменьшается с глубиной. В минеральном составе преобладает кварц.

Подвижные пески представляют большую опасность для сооружений и сельхозугодий: песком заносятся дороги, каналы и др. Для защиты применяются различные мероприятия:

- закрепление песков растительностью (фитомелиорация);

- применение поперечных профилей земляного полотна без резких переломов и перепадов высоты;

- закрепление поверхностного слоя песка от выдувания.

Особенности лессов – большое содержание пылеватой фракции, высокая пористость, (причем некоторые поры различимы на глаз - макропоры), малая естественная влажность, наличие в минеральном составе карбонатов и сульфатов. В природном состоянии лессы достаточно прочны, но при дополнительном увлажнении (замачивании), резко уплотняются даже под собственным весом, давая большие и быстропротекающие осадки - просадки. Отсюда их характеристика: «макропористые просадочные при замачивании грунты». При строительстве на них обязателен учет указанной особенности. При длительном уплотнении лессы переходят в твердое камнеподобное состояние. Такие породы называют алевролитами. По своим свойствам они близки к аргиллитам.