Оползни, условия образования; меры борьбы с оползнями.

Билет 1.

Геология и ее разделы.

Геология — комплекс наук о составе, строении, истории развития Земли, движениях земной коры и размещении в недрах Земли полезных ископаемых. Основным объектом изучения, исходя из практических задач человека, является земная кора.

В настоящее время геология является типичной естественной наукой, обладающей комплексным характером и состоящей более чем из двадцати научных дисциплин, например таких, как стратиграфия, тектоника, минералогия, петрография, литология, сейсмология, палеонтология, геокриология, учение о полезных ископаемых, геофизика, инженерная геология и гидрогеология и др.

Минералогия и петрография — науки о минералах и горных породах;

динамическая геология — учение о процессах, происходящих на поверхности и в недрах Земли;

историческая геология, которая изучает историю развития Земли;

гидрогеология — наука о подземных водах;

геоморфология — дисциплина, изучающая развитие рельефа поверхности земной коры

инженерная геология — наука, изучающая свойства горных пород (грунтов), природные геологические и техногенно-геологические (инженерно-геологические) процессы в верхних горизонтах земной коры в связи со строительной деятельностью человека.

Вечная мерзлота. Многолетние мерзлые породы.

Вечная мерзлота – близкая к поверхности подземная зона с отрицательной температурой, сохраняющейся в течение веков и тысячелетий; мощность зоны от 1 до сотен метров.

Многолетняя — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25% площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной многолетней мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90%. В многолетней мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана.

По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять «родовое» понятие «мерзлые породы» на три видовых понятия:

кратковременномерзлые породы (часы, сутки),

сезонномерзлые породы (месяцы),

многолетнемерзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями могут быть промежуточные формы и взаимные переходы. Например, сезонномерзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет. Такие формы мерзлой породы называются «перелетками».

Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.

Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Известно, что в ней можно очень долго хранить продукты. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах.

В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.

Основные компоненты мерзлого грунта - лед, вода (жидкая, незамерзшая), твердые минеральные и органические частицы, агрегаты, растворенные в поровой влаге вещества, ионы обменного комплекса в контактной зоне (поверхность частиц - пленка незамерзшей воды), газовые включения, в том числе вода в виде пара.

Билет 2.

1. Происхождени е, форма, строение z cпланеты Земля.

Вопрос о происхождении Земли – важнейший вопрос естествознания. Более 100 лет пользовалась признанием гипотеза Канта-Лапласа, согласно которой солнечная система образовалась из огромной раскаленной газоподобной туманности, вращавшейся вокруг оси, а Земля вначале была в жидком состоянии, а потом стала твердым телом. В 40-х годах 20 века академик О.Ю. Шмидт выдвинул новую гипотезу, согласно которой Солнце на своем пути пересекло и захватило одно из пылевых скоплений Галактики, поэтому планеты образовались из пылевидных частиц, вращающихся вокруг Солнца. В этом скоплении со временем образовались сгустки материи, давшие начало планетам. Земля, по Шмидту, первоначально была холодной. Разогрев ее недр начался когда она достигла больших размеров. Недра Земли приобрели пластическое состояние, более плотные вещества сосредоточились ближе к центру планеты, более легкие у ее периферии. Произошло расслоение Земли на отдельные оболочки. По этой гипотезе расслоение продолжается до настоящего времени. Заслуживает внимание гипотеза В.Г. Фесенкова, который считает, что в недрах звезд, в том числе и Солнца, протекают ядерные процессы. В один из периодов это привело к быстрому сжатию и увеличению скорости вращения Солнца. При этом образовался длинный выступ, который потом оторвался и распался на отдельные планеты.

Форма Земли обычно именуется Земным шаром. Установлено, что масса Земли равна 5,98*10^27 г, объем 1,083*10^27 см^3. Средний радиус 6371 км, средняя плотность 5,52 г/см^3, среднее ускорение силы тяжести 981 Гал. Форма Земли близка к трехосному эллипсоиду вращения с полярным сжатием: у современной Земли полярный радиус 6356,78 км, а экваториальный 6378,16 км. Длина земного меридиана составляет 40008,548 км, длина экватора 40075,704 км. Полярное сжатие обусловлена вращением Земли вокруг полярной оси и величина этого сжатия связана со скоростью вращения Земли. Для Земли есть собственное наименование формы, геоид. Геоид вне континентов совпадает с невозмущенной поверхностью Мирового океана, на континентах поверхность геоида рассчитана по гравиметрическим исследованиям и с помощью наблюдений из космоса. Земля обладает сложноорганизованным магнитным полем. Поверхность Земного шара на 70,8% занята поверхностными водами, суша составляет 29,2%.

Земля сложена как бы несколькими концентрическими оболочками: внешними – атмосфера (газовая оболочка), гидросфера (водная оболочка), биосфера (область распространения живого вещества, по В.И. Вернадскому) и внутренними, которые называют геосферами (ядро, мантия и литосфера).

Земное ядро состоит из внешнего (жидкого) и внутреннего (твердого) ядра. Масса земного ядра составляет до 32% всей массы Земли, а объем всего примерно 16% от объема Земли. Земное ядро почти на 90% представляет собой железо с примесью кислорода, серы, углерода и водорода. Внутреннее ядро имеет железоникелевый состав.

Мантия Земли представляет собой силикатную оболочку между ядром и подошвой литосферы. Масса мантии составляет 67,8 % от общей массы Земли. Мантия подразделена на верхнюю, переходный слой Голицына и нижнюю мантию. По современным представлениям мантия имеет ультраосновной состав, в связи с чем ее часто называют перидотитовой или «каменной» оболочкой.

Литосфера – это каменная оболочка Земли, объединяющая земную кору, подкоровую часть верхней мантии и подстилаемая астеносферой, в которой при высоких температурах вещество частично расплавлено. Характерным признаком литосферы является то, что в нее входят породы в твердом кристаллическом состоянии, и она обладает жесткостью и прочностью. Литосфера способна к движению относительно нижней мантии за счет ослабленности астеносферы.

Оползни, условия образования; меры борьбы с оползнями.

Оползни — это скользящее смещение горных пород на скло­нах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод.

Деформации в результате оползания подвергаются насыпи шоссейных и железных дорог, колодцы, дренажные галереи, тру­бы, водосливные лотки.

Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неус­тойчивом состоянии. Там, где происходит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости скло­нов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдавливания. Между валами и буграми при определенных условиях скаплива­ются поверхностные и подземные воды. Это вызывает заболоченность склонов. При активном сползании на склонах хорошо вид­ны смещенные земляные массы и террасовидные уступы. Очень часто внешним признаком оползней является так называемый«пьяный лес» и разорванные, искривленные, саблевидные стволы деревьев. За счет сползания пород стволы деревьев теряют свою вертикальность в различных направлениях, а иногда даже рас­щепляются.

При всех равных условиях крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие. Так, установлено, что склоны с крутиз­ной менее 15° оползней не образуют. Оползни свойственны скло­нам выпуклой и нависающей конфигурации

Большое влияние на развитие оползневых процессов оказыва­ет геологическое строение и литологический состав пород скло­на. Наиболее часто оползни проявляются при залегании слоев с падением в сторону склона. Типичными оползневыми породами следует считать различные глинистые образования, для которых характерно свойство «ползучести». Такой процесс, например, происходит на склонах лессовых толщ. Подавляющее большин­ство оползней приурочено к выходам подземных вод

Основными причинами оползней следует считать три группы процессов:

· Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона: колебания базиса эрозии рек, оврагов; разрушающая работа волн и текучих вод; подрезка склона искусственными выемками

· Процессы, ведущие к изменению структур и ухудшению физико-механических свойств, слагающих склон пород за счет процессов выветривания, увлажнения подземными, а также дож­девыми, талыми и хозяйственными водами, за счет выщелачива­ния водорастворимых солей и выноса частиц текучей водой с об­разованием в породе пустот (суффозия)

· Процессы, создающие дополнительное давление на поро­ды, слагающие склон: гидродинамическое давление при фильтра­ции воды в сторону склона; гидростатическое давление воды в трещинах и порах породы; искусственные статические и динами­ческие нагрузки на склон; сейсмические явления

В оползне выделяют следующие элементы:оползневое тело;поверхность скольжения, форма которой может быть цилин­дрической, волнистой, плоской;бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от коренного массива пород;террасовидные уступы или оползневые террасы (не следует смешивать с речными террасами);вал выпучивания, разбитый трещинами;подошва оползня — место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы склона или быть на его уровне.

В рельефе оползневые тела могут иметь вполне определенные и четко выраженные формы. В однородных породах типа лессо­видных суглинков наиболее распространены оползневые цирки. Если в склоне развито несколько оползневых цирков, то между ними располагаются межоползневые гребни. На склонах речных долин оползни нередко образуют террасовидные уступы (оползневые террасы), наклоненные в сторону, обратную паде­нию склона.

Оползневые тела могут иметь сложное строение. На одном и том же участке может быть одна или несколько поверхностей скольжения. В этом случае различают оползни одно-, двух- и многоярусные.

Все оползни можно разделить на соскальзывающие и постепен­но сползающие. При соскальзывании тело оползня перемещается мгновенно, в один прием. Движение медленных оползней определяют по наблюдениям за реперами, установленными в теле оползня и за его пределами, а также по маякам, которые укрепляют по обеим сторонам трещин

Классификация оползней предусматривает выделение собст­венно оползней, а также их разновидностей в виде сплывов и оползней-обвалов:

Собственно оползни происходят только путем скольжения зем­ляных масс по склону. Плоскость скольжения обычно располага­ется на значительных глубинах (многие метры)

Сплывы — смещение земляных масс на большой площади (сотни квадратных метров) вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения до 1 м. Свойст­венны весеннему периоду года

Оползни-обвалы представляют собой смещение земляных масс одновременно по типу скольжения и обвала, типичны для кру­тых склонов

Различают оползни действующие и недействующие по их активности.

Недействующие оползни движений не проявляют. Сползание произошло достаточно давно и поверхность оползневого тела и следы смещения сглажены геологической деятельностью атмо­сферных вод. При подработке такие склоны могут приходить в движение.

Действующие оползни требуют применения противооползне­вых мероприятий. Выбор того или иного мероприятия или комп­лекса мероприятий зависит от причины, которая порождает дан­ный оползень.