Страницы: 1 2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Общая часть
1.1 Бугры пучения- определение и распространение
1.2 Физико- географическое описание районов распространения
1.3 Геологическое строение исследуемых районов
2 Специальная часть
2.1 Виды бугров пучения
2.1.1 Механизмы формирования, черты строения и климатические условия образования бугров пучения
2.1.2 Влияние хозяйственной деятельности на исследуемые формы рельефа
2.1.3 Влияние бугров пучения на хозяйственную и промышленную деятельность
2.2 Распространение бугров пучения на территории России
2.2.1 Юго- восточный Алтай – формирование и распространение бугров пучения в горных районах
2.2.2 Бугры пучения на европейском севере России (на примере Кольского полуострова)
2.2.3 Бугры пучения на территории Средней Сибири (Республика Саха)
2.3 Динамика развития бугров пучения. Современная динамика
2.3.1 Механизм формирования миграционных бугров пучения на равнинной части России
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Формирование бугров пучения — это один из самых опасных процессов для длительно существующих линейных сооружений: дорог, взлетных полос аэродромов, нефте- и газопроводов и др. В настоящее время на 70% территории России, которые занимает криолитозона, нет ни одного протяженного линейного сооружения, которое не подвергалось бы воздействию морозного пучения. Это особенно важно в условиях наблюдающейся в последние годы активизации промышленно-гражданского строительства на данной территории.
Это нашло отражение во всех федеральных, региональных и ведомственных инструкциях и нормативных документах по инженерно-геологическому исследованию, освоению и эксплуатации сооружений.
Ниже приведены выдержки из некоторых нормативных документов.
Согласно п. 3.12 СНиП 2.05.06-85 «Строительные нормы и правила. Магистральные трубопроводы»: «При выборе трассы для подземных трубопроводов на вечномерзлых грунтах следует по возможности избегать участки с буграми пучения…».
Пункт 2.8 ВСН 61-89 по изысканиям, проектированию и строительству автомобильныхдорог в районах распространения вечной мерзлоты гласит: «При трассировании необходимо обходить участки с неблагоприятными мерзлотными и грунтово-гидрогеологическими условиями (…крупные бугры и гряды пучения…)».
Согласно п. 2.12 ВСН 61-89 по изысканиям, проектированию и строительству железных дорог в районах вечной мерзлоты «следует избегать укладки трассы и размещения отдельных сооружений на участках с распространением… бугров пучения, с бессточными заболоченными понижениями местности, на косогорных участках с льдонасыщенными глинистыми и переувлажненными пылеватыми грунтами. Мощные бугры пучения следует, как правило, обходить с низовой стороны…».
В пункте 3.7 ВСН 014-89 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов» сказано: «При выборе трасс и площадок в зоне вечномерзлых грунтов под сооружения следует избегать участков с широким распространением бугров пучения, бугристых торфяников…» Там же в пункте 3.12: «При выборе трассы для подземных трубопроводов на вечномерзлых грунтах следует по возможности избегать участки с… буграми пучения… Бугры пучения следует обходить с низовой стороны».
Актуальность данной работы заключается в исследовании зон, на которых располагаются и формируются бугры пучения, выявлении и прогнозировании образования бугров пучения. Это особенно важно в условиях наблюдающейся в последние годы активизации промышленно-гражданского строительства на данной территории.
Целью работы является исследование возможности определения возникновения бугров пучения, изучение территорий с большой локацией исследуемых форм рельефа.
В соответствии с целью в работе поставлены следующие основные задачи исследования:
– изучить виды бугров пучения, их развитие и формирование;
– проследить распространение бугров пучения на территории России и выявить территории с наибольшей локализацией данных форм рельефа;
– изучить влияние бугров пучения на хозяйственную деятельность, прогнозировать образование бугров пучения на строящихся объектах.
1. Общая часть
Криогенными называют геологические, физические, биохимические и другие процессы, происходящие в самых верхних частях земной коры и обусловленные сезонным и многолетним промерзанием и протаиванием увлажненных рыхлых горных пород, охлаждением мерзлых пород, и замерзанием подземных вод.
Направление и усиление криогенных процессов связаны с качествами накопления четвертичных осадков, с тепловлагообменом в высших горизонтах горных пород, с динамикой замерзания и протаивания. Для рельефообразования наиболее существенное значение имеют, прежде всего, надмерзлотные, циркулирующие в пределах деятельного слоя подземные воды, или СТС (сезонно-талый слой), с которым связаны главные геологические события в областях с увеличением многолетней мерзлоты. Из числа мерзлотных процессов пучение и морозобойное растрескивание грунтов, формирование жильных льдов, образование полигональных форм на поверхности, склоновые процессы и термокарст приобрели самое большое распространение.[1]
Криогенные формы рельефа платформенных областей.
Совокупностью процессов морозобойного растрескивания, вымораживания, пучения, определен комплекс криогенных форм рельефа, протекающий на фоне морозной денудации (разрушения).
Бугристо-западинный ландшафт преимущественно низменных платформенных равнин:
— морозобойные полигоны (тетрагоны, гексагональные формы, валиковые вогнутые полигоны),
— мелкополигональные формы или структурный грунт: (пятна-медальоны, каменные кольца, многоугольники, каменные венки),
— бугры-булгунняхи или пинго,
— гидролакколиты,
— термокарстовые формы рельефа: (термокарстовые озера, аласы, байджерахи),
— плосковыпуклые ледяные тела-наледи,
— миграционные бугры: (бугры-торфянники, земляные бугры, бугры-могильники).
Криогенные формы ландшафта горных склонов и орогенных районов.
Комплекс криогенных форм, определенный совместным действием процессов морозного выветривания, десерпции, солифлюкции, гравитации. [2]
1.1. Бугры пучения- определение и распространение
Бугры пучения, или пинго, или булгунняхи (от якутского «холм, вершина, курган») — это положительные формы криогенного (мерзлотного) рельефа. Они возникают в многочисленных участках на Севере, где распространены многолетнемерзлые породы: в Северной Америке (примерно 3500 бугров), России (более 6000), Скандинавии, Гренландии, Шпицбергене, Монголии, Тибете. Уровень бугров колеблется в пределах от 1 до 50 м и выше, диаметр — от нескольких метров до сотен метров. Бугры пучения формируются при промерзании очень увлажненных грунтов или же водоносных дисперсных пород в результате увеличения их объема. Бугры пучения подразделяются на однолетние и многолетние. Первые возникают при промерзании сезонно-талого и сезонно-мёрзлого слоёв и разрушаются при их протаивании; вторые формируются в ходе длительного промерзания горных пород. При промерзании глинистых грунтов в условиях свободной миграции влаги (открытая водная система) и накопления линз сегрегационного льда в ядрах бугров образуются миграционные бугры пучения. Миграционные бугры пучения возникают при промерзании глинистых грунтов в условиях вольного передвижения влаги (открытая водная система) и накопления линз сегрегационного льда в ядрах бугров. Как правило, они расположены недалеко от южных границ распространения многолетне-мёрзлых пород и объединены с зонами новообразования мёрзлых толщ, промерзания сквозных таликов или с местами развития торфяников. Когда происходит промерзание закрытых водных систем, воды, проникающие под криогенным напором в мёрзлую кровлю, образуют бугры с линзами инъекционного льда в ядрах (инъекционные бугры пучения). Булгунняхами (СССР) и пинго (Северная Америка) называют инъекционные бугры, которые образуются при промерзании несквозных таликов (под термокарстовыми и другими озерами). [3]
Гидролакколиты — возникающие бугры возле источников подземных вод или в обрамлении наледей при проявлении подземных вод между промерзшей долей талого слоя и верхней поверхностью мерзлой толщи бугры. Формирование бугров пучения (в особенности однолетних), порождает деформации и значительно затрудняет сооружение и использование линейных сооружений (дорог, газо- и нефтепроводов), строений, буровых вышек и др., особенно в обстоятельствах равнин, как при обустройстве нефте- и газовых месторождений Северо-Западной Сибири. Меры борьбы с буграми пучения бывают пассивные (перенесение сооружений с зон формирования бугров пучения) и активные. Активные включают в себя дренаж водоносных пород сезонно-талого слоя и таликов, основание грубозернистых подушек-прерывателей в полотне дорог и под строениями, не допускающих перемещение влаги к фронту промерзания, сегрегационное льдообразование и другое. [2]
В России, в основном, бугры пучения распространены ближе к южной границе зоны вечной мерзлоты, в природных зонах тундры, лесотундры и тайги. Ниже на схеме (рис.1) показаны основные локации бугров пучения на территории России.
1.2. Физико- географическое описание районов распространения
Вечная мерзлота занимает 65% территории России. По географическому положению она подразделяется на субаэральную, субгляциальную и шельфовую. Субаэральная криолитозона — самая большая по площади — представлена с поверхности многолетнемерзлыми породами. В Европейской части государства она распространена лишь в тундре и лесотундре; от Кольского полуострова ее южная граница направлена к устью реки Мезень, а далее — почти по Северному полярному кругу и до Урала. В Западной Сибири граница криолитозоны простирается вплоть до реки Енисей; возле реки Подкаменная Тунгуска она резко меняет направление, поворачивая на юг и проходит по правому берегу Енисея. К востоку от Енисея мерзлота распространяется на большей части территории, кроме юга Камчатки, острова Сахалин, Приморья и еще некоторых зон. Мощность мерзлых толщ изменяется от 100–200 м до 1,5 км (Средняя Сибирь). Известно, что под ледниками Земли Франца-Иосифа, Новой Земли, Северной Земли также находится субгляциальная криолитозона, где для нее характерны невероятно малые для высоких широт мощности и очень высокие температуры, а также под ледниками в горах Алтая и на Северо-Востоке России. Шельфовая криолитозона распространена в арктических морях у берегов Сибири. Океаническая криолитозона охватывает большую часть Арктического бассейна, не считая районов, испытывающих влияние теплого Северо-Атлантического течения. Ниже представлена карта, на которой определены границы промерзания и протаивания грунтов на территорию России
Сплошная мерзлота распространена в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, в северной части Среднесибирского плоскогорья, на полуострове Таймыр, архипелаге Северная Земля, на Новосибирских островах, Яно-Индигирской и Колымской низменностях, в дельте реки Лена, на Центральноякутской равнине, Приленском плато и в областях Верхоянского и Черского хребтов, Колымского нагорья, Анадырского плоскогорья, а также на Юкагирском плоскогорье и Анадырской низменности. Мощность толщ многолетнемерзлых пород меняется от 300 м до 500 м и выше, в горах — до 1500 м; температура — от –2°C до –10°С и ниже. Талые породы в зоне сплошной мерзлоты залегают лишь в руслах больших рек и под крупными озерами. К югу от этой зоны талые породы чередуются с мерзлыми. Мерзлота с островами талых грунтов (прерывистая, спорадическая) преобладает в Большеземельской и Малоземельской тундрах, на Среднесибирском плоскогорье между реками Нижняя и Подкаменная Тунгуска, в южной части Приленского плато, в Забайкалье. Мощность мерзлых толщ иногда достигает 250–300 м, но чаще колеблются от 10–20 до 100–150 м, температура — от 0°C до –2°С. [4]
На рисунке 2 показаны льдистость и распространение многолетнемерзлых пород на территории России.
Основными факторами формирования таликов в области прерывистой мерзлоты предназначаются поверхностные и подземные воды, радиационный режим поверхности Земли, снежный слой. Островная мерзлота развита на Кольском полуострове, в Канино-Печорском районе, в таежной зоне Западной Сибири, в южной части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, вдоль побережья Охотского моря и на полуострове Камчатка. Мощность толщ колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров, температура близка к 0°С. Островная мерзлота свойственна также для горных стран — Саян, Урала и Кавказа, где она встречается главным образом по периферии зон современного оледенения. В районе островной мерзлоты массивы современных мерзлых пород сохраняются в льдистых торфяных и суглинистых породах, в лесных массивах с большим эффектом затенения, на склонах северных и восточных экспозиций.
Бугры пучения приусловлены к следующим природным зонам в России: зона тундры и лесотундры (70%), области высотной поясности и тайга (30%).
В данной работе опишем физико-географические условия зон тундры и лесотунды (в областях высотной поясности также прослеживаются эти зоны).
Зона тундр. Она расположена вдоль побережья морей Северного Ледовитого океана, что связано в основном с климатическими процессами.
Тундра — это зона холода, мощных ветров, высокой облачности, полярной ночи и полярного дня. В тундре короткое и холодное лето, долгая и суровая зима, выпадает мало осадков (около 200-500 мм в год), причем большая их доля приходится на июль и август. Мощные холода в тундре продолжаются от полугода вплоть до восьми-девяти месяцев, температура в азиатской тундре иногда может достигать — 52°С. Сильные ветры сдувают снег, и не защищенная им почва сильно замерзает. Это — одна из причин формирования слоя многолетнемерзлых грунтов. Таяние распространяется летом на глубину до 0,5-1 м. Многолетнемерзлые грунты охлаждают почву, задерживают влагу, способствуют заболачиванию местности (заболочено около 70% ее территории). В прибрежье тундры сформирован молодой равнинный ландшафт, вызванный морскими трансгрессиями и деятельностью рек. Южнее эта равнинность нарушается холмами и грядами ледникового происхождения и останцовыми высотами коренных пород (Канин Камень, горы Таймыра и Чукотского полуострова). В образовании морфоскульптур тундр ведущее значение имеет многолетняя мерзлота. Тут и формируются криогенные формы рельефа. [5]
Тундра — безлесная область с низким и не всегда сплошным растительным покровом. Его основу формируют мхи и лишайники, на фоне котoрых образуются низкорослые цветковые растения — травы, кустарнички и кустарники. У тундровых растений корневая система развивается в пределах небoльшогo деятельнoго слoя. Растения невысоко поднимаются над землей, частo имеют подушкообразные и стелющиеся формы. Кустарники — карликoвая березка и ивы — нередкo возвышаются над снегом, пoэтoму страдают oт механических повреждений от переносимого ветром снега.
Лесoтундра. Южнее тундры на морских, ледниковых и аллювиальноозерных равнинах прoстирается узкой полосой лесoтундра — переходная зона от тундры к лесу. Для лесотундры свойственно присутствие редкостойных лесов на междуречьях. В климатическом отношении она отличается от тундры более теплым летом и снижением скорости ветра. Западная часть лесотундры до низовьев Енисея характеризуется длительностью холодного периода от 180 до 240 дней. Среднеянварская температура от -10 до -30°С, т.е. климат здесь очень холодный, избыточно влажный, с достаточно снежной зимой. Климат восточной части лесотундры отличается ростом суровости зимы и сокращением высоты снежного покрова. Зима умеренно снежная, продолжительность холодного периода до 260-290 дней, среднеянварская температура -30…-35°С. Биоклиматический потенциал, так же как и в тундре, весьма низок. Главной особенностью данной области является наличие островных редких лесов, состоящих из сибирской ели, лиственниц даурской и сибирской и березы. Разреженность леса объясняется суровыми климатическими условиями. Для лесотундры свойственно большое количество сфагновых торфяников, формирование тундрово-мерзлотных болотных и глеево-подзолистых почв, а по поймам рек распространены дерново-луговые. Склоны речных долин и террасы в летнее время покрываются пестро-цветными лугами, которые состоят из лютика, огоньков, валерианы, и ягодников. Луга служат как летом, так и осенью прекрасными пастбищами для оленей и местообитанием для зверей и птиц. Песцы распространены в тундре и лесотундре. Много водоплавающих птиц на озерах, реках, болотах. Весной здесь гнездятся гуси, утки, лебеди, гагары. [5]
1.3. Геологическое строение исследуемых районов
Во второй части работы, как уже говорилось выше, были рассмотрены основные области распространения бугров пучения. Это Юго-Восточный Алтай (области высотной поясности), Европейская часть России (в том числе Кольский полуостров) – зоны тундры и лесотундры и Республика Саха (Якутия) – зоны тундры, лесотундры и тайги. Рассмотрим геологическое строение этих трех выделенных областей.
Европейская часть России, Кольский полуостров. В западной части Кольского полуострова, имеющей расчлененный рельеф, территория достигает наибольших высот. Там расположены отдельные горные массивы с плоскими вершинами, разделенные депрессиями: Хибины и тундры. Их высоты 900—1000 м. Лишь вершины Хибин (г. — 1191м), тундр превышают 1000 м.
Для восточной половины полуострова характерен спокойный рельеф с преобладающими 150—250 м. Среди равнины возвышается Кейвы м), состоящая из отдельных , вытянутых с северо-запада на вдоль центральной полуострова.
полуостров занимает часть Балтийского щита, в геологическом которого участие мощные архея и протерозоя. Геологическая карта Кольского полуострова представлена на рисунке 4. представлен сильно и интенсивно гнейсами и гранитами, прорванными пегматитовыми . Протерозойские отложения разнообразны по — кварциты, кристаллические , песчаники, мраморы, гнейсы, переслаивающиеся с породами. [6]
Кольского полуострова, геолого-географических представлений о земной поверхн (рельефе) полуострова, ее происхождении, облике, эволюции и тях географического распространения. особенности обусловлены кооперативным многих структурных и признаков. До кайнозоя вклад в рельефа принадлежал процессам, в кайнозое – эрозии, а в ледниковую – оледенениям, в условиях – климатом. геоморфологический облик полуострова характеризуется 2 типами : 1) денудационно-тектоническим, отражающим Г. кристаллического основания (), и 2) аккумулятивным, представляющим мелкие рельефа – «скульптурным на крупных формах» ().
Юго-Восточный Алтай. хребтов Алтая и проходов ними прямо с новейшей тектоникой. Она размещение коридоров на этой , которые проходят по горных рек, связывая собой межгорные впадины. между сопряженными долинами зависит от перевальных , которые располагаются в случаев в местах в поднятие периферийных впадин.
считают, что горы в каледонскую эпоху, но вторичный подъём в и кайнозойскую эры.
современной концепции литосферных плит, формирования Алтайской системы быть связано со океанических островов и (Курайское, Бийско-) с тектоническими палеоостровной дуги (, Горно-Шорский, , Чулышманский). В кембрии, Горного представляли собой островодужную систему. В эпоху (поздний — ордовик), , вмещающая Алтайские была причленена к , но этот деформационный практически не в геологии региона, перерыва в осадконакоплении и прекращении вулканизма. В и раннем регион был затоплен бассейном. По-видимому, место раскрытие бассейна к от Горного Алтая. В Алтае процесс заложением зон субдукции, вулканизмом, современной Андийской континентальной окраине. В эру Алтайские горы разрушались под солнца, ветра и природных сил, тем не менее в известны проявления внутриплитного , и связанные с ним месторождения. За лет бывшая горная превратилась в равнину с участками. В эру на Алтае вновь тектонические процессы горообразования, сформировавшие рельеф.
На выделяются три основных рельефа: поверхность древнего пенеплена, ледниковый рельеф и среднегорный . [7]
Республика Саха (). Якутия характеризуется природных и ресурсов, что обусловлено положением её территории. часть занимают и плоскогорья, на которых приходится ⅔ её поверхности, и лишь ⅓ на низменности. Самая точка — Победа (3147 м, по данным 3003 м, на хребте Черского) или (2959 м, по данным 3011 м, на хребте Сунтар-). В Якутии также Верхоянский . Геологическое строение Республики Саха (Якутия) показано на рисунке 3.
Западную часть занимает одно из плоскогорий — Среднесибирское.
Якутии преимущественно к двум тектоническим структурам — платформе и Верхояно-Чукотской мезозойской . Строение рельефа, и условия залегания г пород на ней неоднородны.
На платформе плоскогорья, пластовые и равнины, и; только на ее окраине, в пределах щита, нагорье со сравнительно расчлененным рельефом. складчатая область рельефом, преимущественно на мезозойском основании. Наряду с районами здесь низменности, к жестким срединным или синклинальным структурам. [8]
Ниже показаны бугры пучения на территории Республики Саха в летнее время (рис.6).
2 Специальная часть
2.1 Виды бугров пучения
К рельефу отнесены бугры пучения — формы криогенного , многообразие описал Б.М. Кривоносовым, А.Н. , Н.А. Цехановской.
Их можно в четыре группы: пучения — , бугры пучения с ядрами, бугры — гидролакколиты, бугры — туфуры.
отличаются внешними , особенностями возникновения и : наиболее крупные среди ровного рельефа формы высотой от до 3-5 м, редко 8-10 м; тянущиеся встречаются по долине р. , это бугры — останцы термокарстовых озер от 0,5 до 5,5 м. [9]
Разделяют два пучения дисперсных : 1) без подтока влаги ; 2) с подтоком влаги , или, иначе, в закрытой или открытой .
- При промерзании сезонноталого , пучение обычно в условиях системы, за возможным подножий склонов. того, именно увеличение промерзающих грунтов к выражению этого в рельефе в виде пучения размеров.
- Заметное наблюдается при медленном в открытой системе мелкодисперсных, пылеватых грунтов и водоносного горизонта ( механизм пучения). [9]
представлены (рис.4) пучения на космических за апрель 2017 на территорию Республики (Якутия)
Страницы: 1 2