Методика полевых геоморфологических исследований в ходе прохождения практик на территории Белореченского полигона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика полевых геоморфологических исследований в ходе прохождения практик на территории Белореченского полигона

1. методика изучения склонов и склоновых отложений

Наиболее распространенными на территории Белореченского полигона являются склоны различной морфологии и генеза, а также формы рельефа флювиального и карстового происхождения.

Первоначальное заложение склонов происходит под воздействием различных эндогенных и экзогенных процессов. Под воздействием склоновых процессов рыхлый материал удаляется в верхней части склонов, перемещается и отлагается в их нижней части или у подножия. В соответствии с этим возникают свои склоново-денудационные и склоново-аккумулятивные формы и элементы рельефа, а также особые склоновые отложения.

Гравитационный рельеф, широко развитый в пределах Белореченского полигона практик, подразделяют на рельеф, созданный:

а) быстрым движением (падением и перекатыванием) несвязного обломочного материала;

б) скольжением и смещением блоков горных пород;

в) медленным массовым движением несвязного крупнообломочного материала;

г) оплывным и быстрым плывунным движением мелкообломочного и глинистого материала.

Рельеф, созданный быстрым движением (падением и перекатыванием) несвязного обломочного материала, подразделяется, на обвальный, осыпной и лавинный.

Обвальный рельеф возникает в результате катастрофического обрушения крупных массивов или блоков горных пород, сопровождаемого их распадением (дроблением) на более мелкие части. Обвалы наблюдаются на высоких крутых склонах с углом падения более 45-50° (т. е. больше угла падения осыпи). а также в строительных котлованах, траншеях, карьерах. При крупных обвалах, как это бывает в горах, масса обломков падает в долины, разрушая здания, дороги, запруживая реки.

Их формированию способствуют трещиноватость горных пород, падение пластов в направлении склона, интенсивное физическое или химическое выветривание, естественное увеличение крутизны склона в результате подмыва или подрезки, сейсмические толчки. Обвалы могут возникать вследствие взрывных работ, неудачного заложения выработок относительно напластования и направления трещиноватости и т.д.

Оценивая степень трещиноватости горных пород, выделяют зоны различной степени опасности схода обвалов.

Породы значительно раздробленные, трещиноватые: наблюдаются в среднем 5-8 явно выраженных трещин на 1 м высоты или длины обнаженной поверхности пород (большая густота трещин). На таких участках обвальные явления довольно часты и распространены щебенисто-дресвяные осыпи.

Среднетрещиноватые породы, когда наблюдаются 2-3 явно выраженные трещины (средняя густота трещин) - Обвалы и вывалы на таких участках также часты, и они достаточно опасны по своей разрушающей силе.

Слаботрещиноватые породы, когда наблюдается 1-2 трещины на 2-3 м обнаженной поверхности пород (малая густота трещин). Обвалы и вывалы на таких участках весьма опасны.

Нетрещиноватые (монолитные) породы, когда явно выраженных трещин не наблюдается.

Верхняя часть обвального склона представляет собой стенку срыва - крутой или отвесный уступ (обрыв), сложенный непосредственно с поверхности материнскими горными породами. Нижняя часть склона и его подножие - это обвальный шлейф со снижающейся очень неровной и холмистой поверхностью, которая образовалась вследствие неравномерного нагромождения обвальных масс.

Обвальные отложения состоят из обломков тех же горных пород, которые выступают в стенках срыва. Массивные породы дают глыбовые нагромождения («каменный хаос»), а сланцы и слоистые осадочные породы - щебнисто-суглинистые образования.

Обломки имеют самые различные размеры, достигая величины крупных глыб и блоков. Форма их угловатая, расположение в общей массе беспорядочное (хаотическое). Порода, образующаяся в результате обрушения, осыпания, называется колювием и участвует в сложении горного делювия.

По объему и характеру обрушения обвалы различны. Это могут быть отдельные глыбы или масса пород в десятки кубических метров.

Ниже дается схема описания обвальных деформаций, которая должна сопровождаться профилями, зарисовками, фотографиями.

Схема описания обвалов

Склон, на котором возник обвал:

1) местоположение, экспозиция, генезис длина, относительная высота;

2) форма в профиле и в плане, крутизна в характерных местах и средняя;

3) геологическое строение склона и его основания, условия залегания пород относительно склона, их состояние - трещиноватость, выветрелость;

4) морфология и микрорельеф, их связь с геологическим строением;

5) характеристика рельефа за бровкой склона - плато, терраса, более пологий склон, расстояние водораздела от бровки склона;

6) характеристика подножия склона;

Обвал

1) расположение на склоне;

2) размеры и форма в плане, в продольном и поперечном профиле;

3) высота и характер стенки срыва, амплитуда смещения;

4) рельеф поверхности обвала;

9) свежесть оползневых деформаций, указания на возраст обвала;

10) размеры обломков, их характер;

11) особенности расположения обломков на склоне

Осыпной рельеф образуется вследствие регулярного систематического падения единичных, относительно небольших обломков - продуктов выветривания рыхлых или скальных горных пород. Осыпи, как и обвалы, наблюдаются на крутых склонах с углом падения более 20-25°. Их формированию способствуют интенсивное выветривание, естественное или искусственное увеличение крутизны склона.

Верхняя часть осыпного склона представляет собой стенку срыва - крутой уступ или склон, непосредственно с поверхности сложенный материнскими горными породами. В нижней части склона располагается осыпной шлейф, прямой или слегка вогнутый в продольном профиле (рис. 1).

Рис. 1. Осыпной склон

Вследствие неравномерного выветривания скалистых склонов и обрушивания чрезмерно крутых их участков возникают ниши отрыва каменных масс и желоба камнепадов (кулуары). Падающий по желобам материал скапливается у их устья, образуя конусы осыпей, вершины которых растут постепенно вверх. Если желоба камнепадов многочисленны и располагаются близко друг от друга, то отдельные конусы сливаются между собой, образуя сплошной осыпной шлейф.

Осыпные отложения по своему вещественному составу и структурным признакам полностью зависят от литологического строения стенок срыва. Крупные глыбы сосредоточены в основании осыпей, а более мелкие глыбы и щебень - в ее верхней части. В некоторых осыпях, главным образом сланцевых, распределение обломочного материала по крупности не наблюдается. Это объясняется малой прочностью слагающих их горных пород, разбивающихся по пути на более мелкие обломки.

Форма обломков неправильная, с острыми ребрами и шероховатыми гранями. В общей массе обломочный материал осыпи расположен хаотично, но некоторые глыбы своими длинными осями ориентированы поперек к падению осыпного шлейфа. Это объясняется тем, что при падении такие обломки катятся вниз, вращаясь вокруг длинной оси.

Различают осыпи: подвижные, достаточно подвижные, слабо подвижные; относительно подвижные. Порода, образующаяся при обрушении и осыпании, называется колювием.

Массивные кристаллические породы дают крупнообломочные (глыбовые) осыпи с размером обломков более 100 мм в поперечнике. Менее прочные породы образуют среднеобломочные (щебеночные) с размером обломков 20-100 мм и при интенсивном выветривании мелкообломочные (дресвяные) осыпи с размером колювия менее 20 мм

По подвижности их подразделяют на: 1) действующие, находящиеся в стадии интенсивного движения, 2) затухающие и 3) неподвижные

Действующие осыпи лишены всякой растительности. Интенсивность движения осыпей зависит от ряда факторов. Наибольшие скорости отмечены в период снеготаяния и дождей (более 1 м/год). На скорость движения влияют также количество поступившего материала, угол естественного откоса материала, из которого состоит осыпь, и угол поверхности осыпи.

Методика изучения осыпей аналогична приемам описания обвалов.

Курумы - поток каменных глыб и щебня (колювия), медленно сползающих по склонам гор под влиянием морозного сдвига, солифлюкции и силы тяжести (гравитационных движений), лишенный растительного покрова. На курумах наблюдаются валы, ориентированные параллельно его краям. Часто под глыбами действует водный поток. Неравномерное движение каменного материала вызывает образование небольших глыбовых террас на склонах. Курумы широко распространены в гольцовой зоне и часто спускаются далеко в лесную зону, образуя каменные реки. Различают курумы активные, т.е. движущиеся, и неактивные - неподвижные; последние расположены у нижнего конца потока и зарастают лесом.

Лавинный рельеф образуется в горах при катастрофическом обрушении обломочного материала и его быстром продвижении в виде потока щебня и глыб по сравнительно узкой ложбине. Его развитию способствует большая крутизна склонов, интенсивное выветривание, сейсмические толчки, снежные лавины. В верхней части скалистого горного склона образуются лавинно-денудационные формы - ниши, формы, напоминающие водосборные воронки, линейно вытянутые понижения, сходящиеся в единый канал стока лавины. Уклон ложа щебнистой лавины обычно порядка 40° в верховьях и до 15° и меньше у языка ее. Поверхность языка бывает осложнена вытянутыми вдоль него валиками и гривками.

Лавинные отложения представлены неслоистыми и несортированными скоплениями глыб и щебня с примесью более мелких обломков и частыми включениями огромных глыб. Они во многом напоминают отложения обвалов и осыпей.

Различают лавины: зимние (или сухие, пылевые), весенние (мокрые, или основные), ледниковые, градовые. Падение лавин сопровождается образованием воздушной предлавинной волны, производящей наибольшие разрушения.

Рельеф, созданный скольжением или смещением блоков горных пород, подразделяется на оползневой и отседания.

Оползневой рельеф. Основными генетическими категориями оползней являются оползни-блоки и оползни-оплывины, хотя наряду с ними возможно выделение и других типов оползней с учетом более детальных их признаков.

Оползни-блоки образуются при скольжении блоков и пакетов осадочных пород, сохраняющих при движении и в оползшем состоянии нормальную последовательность напластования. Такие блоки смещаются друг относительно друга и все вместе относительно устойчивой части коренного склона по вогнутым поверхностям скольжения (срыва). Возникновению оползней-блоков способствует большая высота и крутизна склонов (18-25° и больше), участие в их строении наряду с рыхлыми породами слоев скальных и полускальных пород (известняков, песчаников, мергелей и др.), наличие водоупорных глинистых и водоносных горизонтов, особенно в основании склонов, сильная трещиноватость пород.

Верхняя часть оползневого склона представляет собой стенку срыва в виде обрыва или несколько выположенного откоса, которая в плане обычно более или менее прямолинейная или описывает пологие дуги, ограничивая отдельные оползневые цирки. Ниже располагается деляпсивная часть оползня, где блоки смещаются, свободно соскальзывая вниз под влиянием собственного веса (рис. 2).

Рельеф здесь резко ступенчатый с неровными, наклоненными в глубь склона площадками и уступами срыва отдельных блоков. Самые крупные ступени -- террасовидные; они прослеживаются на значительном расстоянии вдоль склонов.

В нижней (детрузивной) части оползневого тела, где смещения происходят под напором движущихся сверху масс, образуются формы оползневого смятия, скалывания и надвигания в виде неправильных валов, бугров и ступеней. Впереди фронта оползня нередко наблюдается бугор выпирания, сложенный вспученными породами подножия склона.



Рис.2. Схема строения оползня , по А.П.Павлову

I - коренной склон; II- деляпсивная часть оползня; III - детрузивная часть оползня.

1 - аккумулятивная оползневая брекчия оползня поточного типа; 2 - бугор выпирания; 3 - аллювий дна долины; 4 - оползни блокового типа; 5 - зоны брекчирования и оползневые брекчии трения.

Оползни-оплывины возникают в результате смещения главным образом суглинков и глин, которые при насыщении поверхностными и подземными водами теряют устойчивость и оползают в виде сильно раздробленной разжиженной массы. Их образованию способствуют достаточная крутизна склона (15° и больше), залегающие на поверхности суглинки или глины с водоносным горизонтом в их основании, обильное поверхностное увлажнение.

Стенка срыва в плане обычно очень извилиста, описывает дуги и полуокружности, которые обособляют четко выраженные оползневые цирки. Поверхность оплывин имеет неровный, очень дробный и сложный микрорельеф. Бугры, ступени, уступы чередуются здесь с западинами и котловинами, обычно заболоченными или даже покрытыми водой.

По простиранию склонов оползневой рельеф может быть представлен обособленными оползневыми цирками, группами оползневых цирков или же прослеживающимися на значительном протяжении оползневыми зонами (полосами). В зависимости от конкретных условий здесь могут наблюдаться, кроме оползней-блоков и оползней-оплывин, различные переходные, зачаточные или же, наоборот, более развитые типы оползней, как, например, оползни-потоки, сплывы, небольшие оползневые срывы и пр.

Оползневые отложения самостоятельного типа (деляпсий) образуются в результате смещений типа оплывин и потоков. Эти отложения представлены оползневой брекчией, состоящей из перемятых и перемешанных масс горных пород, залегающих в верхней части склона. Для оползней-блоков характерны не особые отложения, а специфические оползневые дислокации в виде складок, сбросов, взбросов, надвигов, ограничивающих или слагающих отдельные оползневые блоки.

Схема описания оползней

Склон или откос, на котором возник оползень (описываются условия вне оползня и на участке оползня до его возникновения):

1) местоположение, экспозиция, генезис; длина, относительная высота;

2) форма в профиле и в плане, крутизна в характерных местах, средняя крутизна склона;

3) геологическое строение склона и его основания, условия залегания пород относительно склона, их состояние - влажность, консистенция, трещиноватость, выветрелость и т. д.;

4) гидрогеологические условия - наличие мочажин, источников и др.;

5) морфология и микрорельеф, их связь с геологическим строением, эрозионная сеть на склоне;

6) растительность и застройка;

7) характеристика рельефа за бровкой склона - плато, терраса, более пологий склон, расстояние водораздела от бровки склона, обратный склон;

8) характеристика подножия склона, наличие подмыва или искусственной подрезки склона или его подножия, интенсивность подмыва;

9) наличие и характеристика останцов террас, прислоненных к склону;

10) возраст склона и основные этапы его формирования (для откосов - время и способ их сооружения).

Оползень

1) расположение на склоне, базис;

2) размеры и форма в плане, в продольном и поперечном профиле;

3) превышение вершины бровки срыва над базисом, высота и характер стенки срыва, бортов и языка (вала выпирания), амплитуда смещения;

4) рельеф поверхности оползня;

5) площадь водосбора оползня, условия поверхностного стока по оползню, источники питания тела оползня водой;

6) растительный покров на оползне и его отличия от растительности вне оползня;

7) сооружения на оползне и их деформации;

8) сведения о мощности оползня, о форме и положении поверхности скольжения, составе, условиях залегания и состоянии оползших грунтов, указания на механизм смещения;

9) свежесть оползневых деформаций, указания на возраст оползня.

Соседние оползни

1) расстояние до них и их краткая характеристика (если они расположены на том же склоне);

2) межоползневые мысы - наличие, размеры, морфология.

Сведения о подготовке, образовании и смещениях

1) рельеф склона и условия до оползня, время, скорость и характер смещения, предшествовавшие и сопутствовавшие явления;

2) последующее разрастание оползня по площади, возникновение оползней второго порядка;

3) повторные подвижки;

4) активность оползня в настоящее время и режим деформаций;

5) причиненный ущерб, деформации и разрушение сооружений;

6) обратные расчеты или проверка расчетных схем и показателей для момента смещения.

Осуществленные противооползневые мероприятия:

состав, размеры, расположение, время сооружения, состояние в настоящее время, эффективность.

Описание оползней в точках наблюдений сопровождается построением геоморфологических профилей, зарисовок и фотографий.

Для наблюдений за динамикой оползневого процесса предусматривается проведение топографической съемки и повторного нивелирования по поперечным профилям с прослеживанием положения реперов-марок.

Рельеф, обусловленный отседанием (скалыванием) глыб или блоков горных пород на склонах образуется в результате отклонения в сторону долины глыб горной породы, отделенных трещинами от коренного массива. Глыбы не испытывают никакого смещения вдоль трещин. Явлению отседания способствуют достаточная крутизна склонов (30° и больше), наличие в породах тектонических трещин или трещин «бокового отпора», интенсивное физическое и химическое выветривание, карстово-суффозионные процессы, смыв, обрушение и оплывание обломочного материала. При особо благоприятных обстоятельствах отседание может наблюдаться и на сравнительно пологих склонах (10-30°) (рис.3).



Рис.3. Склон отседания.

а - рвы отседания

Какие-либо специфические отложения при отседании склонов не образуются.

2. методика изучения флювиального рельефа и аллювиальных отложений

Флювиальный рельеф включает элементы и формы, непосредственно созданные постоянными и временными водотоками.

Формы рельефа, созданные постоянными водотоками, - это поймы, надпойменные террасы, континентальные дельты, аллювиальные равнины со всеми деталями их мезо- и микрорельефа. В зависимости от характера и мощности аллювия эти формы могут быть эрозионные, аккумулятивные и эрозионно-аккумулятивные.

2.1 Аллювиальные отложения

В русской литературе, начиная с трудов В. В. Докучаева (1878) и С. Н. Никитина (1883), ограничивших согласно этимологическому смыслу этого слова его применение, термину аллювий придается генетическое значение и употребляется он для обозначения речных отложений.

Аллювиальные отложения представлены русловым, пойменным и старичным аллювием.

Русловой аллювий включает пристрежневые осадки и осадки прирусловой отмели. Пристрежневые осадки грубозернистые, плохо сортированные, с неправильной линзовидной, реже диагональной косой слоистостью. Залегают в основании разреза на размытой поверхности коренных пород. Осадки прирусловой отмели представлены песками различной крупности с примесью гравия и гальки. Обломки хорошо окатаны. Коэффициент окатанности большинства галек колеблется от 150 до 300. Коэффициенты дисимметрии, изометричности и уплощенности галек составляют соответственно 0,6-0,9; 2,0-2,2; 0,5-0,9 (Саркисян и Климова, 1955). Пески сортированы, отличаются правильной косой слоистостью. В русловом аллювии встречаются обрывки стеблей растений, отпечатки листьев, остатки коры и стволов деревьев, раковины пресноводных моллюсков, обломки скелетов рыб и костей высших позвоночных животных.

Пойменный аллювий представлен мелко- и тонкозернистыми песками, алевритами, супесями и суглинками с примесью и прослоями гумусированного материала, иногда с горизонтами погребенных почв. Горизонтальные слои различного гранулометрического состава чередуются между собой, разделяясь то ровными, то неправильно волнистыми границами. Наблюдается, кроме того, мелкая косая и косоволнистая слоистость внутри серий толщиной в 1-3 см. В самой верхней части разреза пойменного аллювия обычно залегают скрытослоистые однородные суглинки и супеси. В пойменном аллювии встречаются редкие обломки древесины деревьев и кустарников, раковины моллюсков преимущественно наземных, реже пресноводных.

Старичный аллювий отличается тонкопесчанистым, иловатым, супесчаным и суглинистым составом, неясной горизонтальной слоистостью с тонкими прослоями песчанистого материала, обладающего мелкой косоволнистой слоистостью. Цвет темно-серый вследствие богатой примеси органических веществ или зеленоватый и сизо-серый, указывающий на восстановительную среду.

В нормально развитом аллювии русловые отложения образуют его основной нижний горизонт, а пойменные отложения - верхний. Старичный аллювий залегает в виде линз на уровне верхней части русловых осадков. Аллювий горных рек отличается большей крупностью слагающего материала и несколько меньшим развитием, а местами и полной утратой старичной и пойменной фаций.

Отложения русловых потоков на дне эрозионных форм выделяют под названием балочного или овражного аллювия.

Овражный и балочный аллювий отличается слабой фациальной дифференцированностью. Обломочный материал слабо окатан и плохо сортирован.

Рыхлые отложения временных водотоков выделяют в особый генетический тип - пролювий, если они слагают конусы выноса оврагов, балок и долин.

Для пролювия характерно пространственное разнообразие. В вершинах конусов выноса материал слабо отсортирован, состоит из наиболее крупных обломков, которые образуют неправильно чередующиеся большие линзы разного состава. В средней и нижней частях конуса линзы грубо- и крупнообломочного материала становятся тоньше, встречаются реже, чередуясь со слоями грубо- и тонкопесчаных супесей и суглинков. По периферии конусов оседает преимущественно хорошо сортированный суглинистый, глинистый и пылеватый материал.

2.2 Изучение поймы

При изучении поймы широко используют аэрофотоснимки, так как на них прекрасно дешифрируются многие детали микрорельефа Специфический микрорельеф, преобладание луговой растительности, отсутствие населенных пунктов, четко выраженный тыловой шов обычно позволяют легко отделить пойму от надпойменных террас и коренных берегов.

Геологическое строение поймы обычно хорошо видно в береговых обрывах. На основании собранных материалов составляют геологические разрезы поймы с выделением на них фаций руслового, пойменного и старичного аллювия. При этом имеют в виду, что аллювий накапливается в процессе блуждания реки по долине, многократного его размыва (срезания) и переотложения. В результате на одном уровне оказываются слои разного возраста и между ними должна быть проведена граница прислонения, которая на поверхности поймы часто бывает выражена в виде уступа;

По набору фаций и их распределению в разрезе, по вещественному составу, структурным и текстурным признакам различных горизонтов и общей мощности аллювия судят о динамической фазе развития поймы -- инстративной, перстративной или констративной и соответственно об эрозионном, эрозионно-аккумулятивном или аккумулятивном ее генезисе.

На основании собранных материалов устанавливают рельеф ложа современного аллювия. Ровная поверхность ложа, почти горизонтальная в поперечном профиле, свидетельствует о выработанности продольного профиля реки и полном преобладании боковой эрозии. Это характерно для эрозионно-аккумулятивной поймы, сложенной перстративным аллювием. Слабо наклоненное коренное ложе, иногда с небольшими уступами, говорит о том, что во время образования поймы глубинная эрозия еще продолжалась, хотя по своей интенсивности она значительно уступала боковой эрозии. Указанные признаки отличают эрозионную пойму с инстративным аллювием. К неровностям (уступам) коренного ложа обычно приурочены контакты прислонения молодого аллювия к относительно более древнему. Все это непосредственно отражается в микрорельефе поймы.

Микрорельеф поймы включает уступы, старицы, гривы и межгривные понижения, валы, сравнительно плоские участки в разнообразных сочетаниях друг с другом.

Уступы обычно разделяют пойму на хорошо выраженные высокую и низкую поймы. Для каждого из них определяют относительную высоту, геологическое строение со сравнительной оценкой фациального состава аллювия, наличие контакта прислонения вдоль уступа, соотношение с рельефом ложа аллювия, распространение каждой ступени, их соотношения с очертаниями реки и стариц в плане.

По сохранившимся старицам с учетом их современного состояния осуществляют попытку реконструкции прежнего положения реки и ее смещений во время формирования поймы.

Гривы и межгривные понижения вместе со старицами представляют собой характерные формы микрорельефа поймы. При изучении поймы определяют очертания грив в плане, их форму в поперечном профиле (симметричную, асимметричную), относительную высоту, геологическое строение, закономерности группировки грив на поверхности поймы

Валы - наиболее высокие, резко выделяющиеся формы рельефа поймы, которые прослеживаются на большом протяжении. Отмечают местоположение и очертания валов в плане, их соотношения с положением и очертаниями современного русла реки и стариц. Расположение валов вдоль прямолинейных отрезков рек или в верхней по течению и боковой частях пойменных массивов, песчанистое сложение валов свидетельствует о современном их возрасте и продолжающемся развитии. Особо фиксируют реликтовые прирусловые валы, расположенные по берегам стариц или брошенных русел.

2.3 Изучение надпойменных террас

Поперечное профилирование террас. Каждая терраса состоит из трех морфологических элементов: поверхности или площадки, уступа к нижерасположенной террасе, пойме или непосредственно к реке и уступа со стороны вышерасположенной террасы или коренного склона. Названные три элемента разнородны по генезису и возрасту.

Площадка - элемент чисто флювиального происхождения. Уступ вниз - более молодой элемент террасы. Возникает вследствие глубинной эрозии, сменяющей фазу разработки плоского дна долины. С самого своего возникновения уступ непрерывно подвергается воздействию склоновых процессов. Уступ со стороны более высокой террасы и коренной склон - элементы эрозионные, более древние, чем площадка.

При поперечном профилировании характеризуют морфологию каждого элемента. Определяют ширину, относительную и абсолютную высоту террасы. Следует различать общую ширину террасы и ширину террасовой ступени. Общую ширину надпойменной террасы, как и поймы, измеряют между тыловыми швами террасовой площадки с вышерасположенными уступами или коренными склонами. Эту величину можно найти в тех местах, где террасовые ступени наблюдаются по обе стороны реки. Если же террасовые ступени сохранились только с одной стороны, то измеряют лишь ширину террасовой ступени, т. е. расстояние от тылового шва до подножия уступа к нижерасположенной террасе или пойме. Ширина террасовой ступени равна или чаще всего меньше ее общей (первоначальной) ширины.

При изучении геологического строения надпойменных террас из разреза выделяют русловую, пойменную, статичную фации древнего аллювия. Чем отчетливее террасы выражены морфологически, тем полнее представлен их геологический разрез. У размытых террас полный разрез древнего аллювия вероятнее всего можно встретить на сохранившихся участках первичной террасовой поверхности, близ тылового шва, обычно прикрытого склоновыми отложениями.

В отличие от современного аллювия нормальную мощность древнего аллювия непосредственно определить нельзя. Поэтому генетическую категорию террас - эрозионно-аккумулятивную, эрозионную или аккумулятивную с аллювием соответственно нормальной мощности, ниже или выше нормы - устанавливают по косвенным признакам. К ним относятся: соотношение фаций древнего аллювия, его состав (особенно гранулометрический), рельеф коренного ложа.

У эрозионных террас аллювий незначительной мощности, представлен преимущественно русловой фацией крупнозернистого состава, старичные отложения отсутствуют, пойменные - недоразвиты, коренное ложе наклонено в сторону бровки.

У аккумулятивных террас аллювий большой мощности, представлен преимущественно русловой фацией из не очень крупного обломочного материала при значительном участии осадков пойменной фации и старичных отложений,.

У эрозионно-аккумулятивных террас одинаково хорошо развиты пойменная и русловая фации аллювия, линзы старичных отложении прослеживаются в поперечном разрезе примерно на одном уровне, ложе аллювия горизонтально.

Все эти признаки действительны только в комплексе друг с другом, так как каждый из них в отдельности не всегда связан динамической фазой флювиального процесса.

Изучая разнородные по фациальному составу горизонты аллювия, устанавливают закономерности их распределения в разрезе, прослеживают контакты между ними (размыва, прислонения, спокойного налегания), подчеркнутые резкой сменой состава отложений, грубозернистыми базальными горизонтами, погребенными почвами, торфяниками. Эти сведения, дополненные результатами палеонтологического анализа, изучения гранулометрического и вещественного состава пород, позволяют расчленить речные отложения на разновозрастные свиты, выделить соответствующие им погребенные террасы, установить время и условия накопления аллювия.

Цоколь террасы, или уступ ложа, может быть скрытым, когда он находится ниже меженного уровня воды в реке, и открытым, когда он возвышается над рекой и в подмываемых берегах выходит даже на дневную поверхность. Таким образом, цокольные террасы следует подразделять на террасы с открытым цоколем (т. е. собственно цокольные в обычном понимании этого термина) и террасы со скрытым цоколем. Для каждого цоколя определяют его абсолютную и относительную высоту (превышение над ложем современного аллювия и высоту над меженным уровнем реки).

Наклон террасовых площадок к руслу обычно бывает вторичным, но он может быть также и первичным, возникшим одновременно с образованием данной террасы. Так, небольшим первичным уклоном обладают площадки эрозионных террас. Вторичный поперечный уклон террасы приобретает под воздействием главным образом склоновой денудации в прибровочной части и склоновой аккумуляции близ тылового шва.

Для каждой первично или вторично наклонной террасы определяют экстремальное и среднее значения относительной высоты на изучаемом поперечном профиле. Кроме того, стараются установить истинную высоту террасовых площадок и ложа (плотика), имея в виду, что первичная поверхность сглаженных террас лучше всего сохраняется близ тылового шип под склоновыми отложениями. В тех местах, где террасы полностью погребены под неаллювиальными отложениями, например эоловыми, делювиальными, проблематичными, различают истинную и наложенную (видимую) поверхности террасы.

При наличии в долине нескольких террас устанавливают их соотношение между собой в поперечном профиле. По этому признаку различают террасы наложенные, вложенные, прислоненные и врезанные. Различные соотношения между террасами вместе с динамическими типами террас характеризуют развитие эрозионно-аккумулятивной деятельности водных потоков при формировании долин.

Соотношения между террасами и динамические типы террас наглядно отображают с помощью поперечных профилей (разрезов), на которых показывают: породы ложа, аллювий различных фаций. Подобные разрезы позволяют судить об истории формирования террас и долины в целом, о последовательных этапах и величине эрозионной и аккумулятивной деятельности русловых потоков, о том, какие террасы возникли вследствие прерывности эрозионного процесса, чередования эрозионной.

Продольное профилирование террас проводят чтобы полнее обосновать указанные выше выводы и отнести их к изученным долинам и долинным системам в целом производят сравнительный анализ поперечных профилей, изучают террасы между профилями путем проложения продольных долинных маршрутов. Террасы, развитые в разных частях долины, сопоставляют между собой и увязывают в определенные уровни, закономерно прослеживающиеся вдоль рек. При этом необходимо сначала выделить цикловые террасы.

Цикловые, внутрицикловые и локальные террасы устанавливают не по одному, а по возможно более полному комплексу указанных признаков. Особенно важно выделить и проследить цикловые террасы, используя при этом следующие способы.

1. Непосредственное прослеживание и картографирование террас вдоль долин, наблюдение сочленений (слияний) террас притоков с террасами главных рек. Этот способ применим при детальных исследованиях и если террасы хорошо сохранились от размыва.

2. Сопоставление морфометрических показателей обрывков террас, в первую очередь относительной высоты и затем ширины. Этот способ применяют для сопоставления лишь близко расположенных обрывков террас.

3. Сопоставление геологического строения террас: возраста, состава и мощности древнего аллювия, а также неаллювиальных горизонтов. Наиболее надежные результаты получаются, когда в разных местах долины удается определить возраст древнего аллювия и по этим данным соединить разрозненные обрывки террас в единые террасовые поверхности.

О принадлежности террас к единому уровню могут свидетельствовать и такие факты, как однотипность фациального состава аллювия, черты сходства его гранулометрического и вещественного состава, окатанности материала, наличие горизонтов, свойственных только данному террасовому уровню.

4. Сопоставление террасовых рядов и террасовых комплексов. Этот способ основан на том, что речные террасы в долинах располагаются в определенной последовательности сверху вниз, образуя вертикальные террасовые ряды. В каждом таком ряду наблюдается определенное количество террас, отличающихся своими морфологическими и геологическими признаками. К числу существенных признаков, по которым удобно строить и сравнивать между собой вертикальные террасовые ряды, принадлежат относительная высота и ширина террас, высота цоколя, мощность аллювия.

Сравнение вертикальных террасовых рядов легко осуществить путем наложения (совмещения) серии поперечных профилей или других графиков, характеризующих вертикальный террасовый ряд.

Изучение вертикальных террасовых рядов приводит к необходимости выделения террасовых комплексов и даже указывает для этого наиболее подходящие признаки. Самый простой (цикловой) комплекс состоит из одной цикловой террасы и серии тяготеющих к ней террас врезания или аккумуляции. Несколько смежных цикловых и внутрицикловых террас объединяют в более сложные группы, или комплексы, по некоторым общим для них признакам, и в первую очередь по возрасту. Одновременно учитывают тип террас, их морфологические и морфометрические признаки, геологическое строение.

Отдельные террасы и террасовые комплексы удобно сопоставлять (увязывать) между собой графически с помощью продольного профиля. Сначала строят продольный профиль меженного уровня реки. Затем проводят линии заложенных поперечных профилей, на которых в соответствии с относительными высотами и геологическим строением террас отмечают их площадки, ложе (плотик), механический состав аллювия с выделением отдельных его горизонтов.

Если позволяет масштаб продольного профиля долины и полученные материалы, то наряду с профилями террасовых поверхностей проводят профили ложа аллювия, показывают геологическое строение террас на всем протяжении, чтобы выявились изменения мощности аллювия, его состава и переходы в осадки другого (неаллювиального) происхождения (например, флювиогляциального, морского), наносят кроющие (лессовые, моренные и др.) горизонты. Когда продольные разрезы террас частично или полностью совмещаются, то геологическое строение одной из них показывают в разрывах другой.

По относительной высоте, взаимному расположению расходящихся или сходящихся террас на продольном профиле, последовательности их погружения под более молодые уровни судят о направлении, размахе, интенсивности движений земной коры, миграциях формирующихся тектонических структур.

Главные вопросы, на которые должен ответить геоморфолог при изучении строения речных долин:

1. Число ярусов террас, в бассейне реки. Проследить распространение каждого из террасовых уровней по бассейну реки.

2. В отношении каждого яруса террас, считая их в порядке снизу вверх, следует определить их относительную высоту над меженным уровнем реки и проследить, как изменяются эти высоты по всей длине бассейна. За высоту террасы следует принимать среднюю высоту между ее «бровкой» и тыловым швом в данном сечении долины.

3. Полученные данные дают возможность выявить те участки речного бассейна, где террасы после своего образования подверглись деформации складчатыми или разрывными дислокациями. Это дает возможность судить о времени, темпах и продолжительности движений земной коры.

4. Уменьшение или увеличение относительной высоты террас вниз или вверх по течению может в связи с другими фактами дать ответ о причинах, вызвавших образование террас (понижение базиса эрозии, поднятие в головной части бассейна).

5. Необходимо проследить увязку террас главной реки с террасами ее притоков, а у береговых рек, впадающих непосредственно в море или озеро, следует установить, не увязываются ли речные террасы с уровнями морских или озерных террас.

6. Выяснить степень сохранности террас каждого из установленных ярусов. Одни из них могут сохраниться в виде отдельных фрагментов, разделенных один от другого значительными расстояниями, другие прослеживаются на большие расстояния вдоль долины, будучи разрезаны на отдельные звенья лишь долинами притоков.

7. Развиты ли террасы одного уровня по обоим склонам долины или только по одному из них. Ширина площадок террас каждого уровня по данному профилю.

8. Степень сохранности на террасовой площадке следов пойменного режима: следы заиленных стариц, сухие русла, гривы и прирусловые валы, останцы обтекания.

9. Степень вторичной измененности поверхности террас действием эрозии, карстовыми процессами, эоловой деятельностью и пр.

10. Характер растительного покрова террас

11. Вещественный состав террас. Является ли терраса данного уровня скалистой террасой размыва коренных пород, или последние образуют лишь нижнюю часть обрыва террасы (ее цоколь), прикрытую сверху толщей слоистого аллювия, или, наконец, весь видимый разрез террасы состоит исключительно из аллювия. При двухчленном строении террасы необходимо указать видимую мощность цокольной части и толщи аллювия.

12. Выявить места, где терраса данного уровня имеет цоколь, отсутствующий (или невидимый) в других разрезах той же террасы. Появление цоколя наряду с другими признаками (дислокация террас) может дать указание на локальное поднятие в данном месте.

13. Описание литотологии и структуры цоколя террасы (горная порода, горизонтальное или моноклинальное залегание, складчатое строение).

14. Характеристика аллювиальной толщи, ее дифференциация
на русловой и пойменный аллювий; наличие включений старичного аллювия. Механический состав аллювия (ил, песок, гравий, галечник); величина галек и степень их окатанности. Характер цемента или основной массы галечника (песчано-глинистый, известковый, железистый); слоистость - простая, диагональная, линзовидная. Степень развития почвы на поверхности террасы и наличие погребенных почвенных горизонтов.

15. Исследование петрографического состава галек террасовых галечников и минералогического состава мелкоземистого аллювия. Наличие галек горных пород, в настоящее время не представленных в бассейне реки, в отложениях более древних ее террас будет являться свидетельством перехвата реки другой рекой и даст возможность приурочить время перехвата ко времени образования того или другого яруса террас. Наоборот, наличие галек какой-либо породы в аллювии более молодых террас при их отсутствии в более древних террасах указывает на то, что река перехватила другую реку. При сохранности террасы в виде отдельных фрагментов строение ее аллювия может служить указанием на ее принадлежность к тому или другому ярусу.

16. Следует собрать встречающиеся в аллювии ископаемые органические остатки (кости позвоночных, раковины моллюсков, окремнелая древесина деревьев) для определения возраста отложений палеонтологическим методом.

17. Необходимо взять образцы аллювия из разных горизонтов и фаций террасовых отложений для лабораторного спорово-пыльцевого и диатомового анализа.

18. Часто террасовые отложения содержат остатки культуры первобытного человека времени палеолита, неолита, века бронзы и более поздних веков. Такие археологические находки должны быть также собраны, так как они дают возможность установить возраст террасы.

3. методика изучения карстового рельефа

Карстовый морфологический комплекс состоит из двух вертикальных ярусов (поверхностного и подземного), развивающихся одновременно в соответствии с особенностями поверхностной и подземной циркуляции воды в карстовых массивах. Основные поверхностные формы - карры, поноры, воронки, котловины и полья, подземные формы - пещеры, каналы; переходные формы от поверхностных к подземным - ниши, колодцы, шахты, пропасти (рис.4).

Рис.4. Идеальный карстовый массив (по И.С.Щукину):

А-А - мощный известняковый массив; В-В - водоупорная пророда; Р - карстовые воронки; П - крупные провалы над подземными пустотами;

а-а - зона аэрации и эфемерных источников; b-b - зона периодически полного насыщения с периодически действующими источниками; b-c - зона постоянного полного насыщения и постоянных источников (стрелками показано направление циркуляции подземных вод); М - мешкообразная долина.

Поверхностные формы карста предварительно изучают по крупномасштабным топографическим картам, на которых эти формы изображаются специальными условными знаками, а при больших размерах - горизонталями. На аэрофотоснимках карстовые формы (карры, воронки, полья, слепые долины и пр.) хорошо дешифрируются благодаря своим специфическим внешним признакам.

При изучении карстовых форм устанавливают их морфологические черты, размеры, закономерности расположения и группировки, приуроченность к определенным формам рельефа более крупных порядков, связь с выявленными факторами карстообразования, генезис и возраст форм, стадию развития и современную динамику.

Карры. Начальные формы голого карста в виде вытянутых узких понижений глубиной до 2 м и более. Образуются вследствие поверхностного выщелачивания карстующихся пород, чаще всего известняков. При полевых исследованиях карров отмечают:

ь форму карров (в виде трещин, бороздок, желобков, ложбинок),

ь их размеры (глубину, ширину, протяженность),

ь очертания и ориентировку в плане,

ь соотношения с местоположением и ориентировкой трещин, с выходами на поверхность определенных горизонтов горных пород, с направлением и углом наклона земной поверхности,

ь связь с эрозионно-коррозионными и чисто эрозионными формами (промоинами, ложбинами).

ь частоту расположения карров (среднее, наименьшее, наибольшее расстояние между ними),

ь характер разделяющих карры положительных микроформ,

ь степень изъеденности каррового поля коррозионным и коррозионно-эрозионным воздействием поверхностных вод,

ь наличие взаимно пересекающихся двух и более систем карров,

ь образование каменных развалов,

ь степень заполнения карров и степень общего покрытия каррового поля глинистым мелкоземом,

ь характер и мощность мелкозема.

Поноры - водопоглощающие отверстия небольшого размера в поперечнике обычно расположены на дне воронок и других карстовых и карстово-эрозионных форм. Отмечают внешний вид, поноров (щелевидные, цилиндрические или колодцеобразные,.воронкообразные), размер поперечника, закономерность расположения и ориентировки в плане, соотношения с местоположением и ориентировкой трещин, с пунктами пересечения различных систем трещин, приуроченность к более развитым карстовым формам (воронкам, слепым балкам и оврагам, котловинам,, польям). Степень закупорки понор рыхлым материалом (крупными обломками, галькой, песком или глиной), выделение наряду с открытыми понорами, свободно поглощающими воду, закупоренных понор, совершенно прекративших поглощение или медленно пропускающих воду.

Воронки - наиболее распространенные поверхностные формы карста в виде замкнутых понижений до нескольких десятков, реже сотен метров в поперечнике. Глубина воронок обычно не превышает половины размеров поперечника.

При изучении карстовых воронок отмечают их внешний вид (конические, цилиндрические, чашевидные, блюдцевидные), форму в плане (округлая, овальная, лопастная, звездчатая), размеры поперечника, глубину, форму дна (острая, округлая, плоская), наличие понора и степень его закупорки. и пр.). Устанавливают происхождение воронок, для чего используют следующие диагностические признаки.

Изучая карстовые воронки, устанавливают стадию их развития под воздействием плоскостной денудации с выделением генетического ряда развития воронок от свежих, с резко очерченными формами и открытыми понорами до древних, сильно заиленных, блюдцеобразных. Отмечают особенности морфологии, расположения и группировки воронок в зависимости от местоположения и ориентировки зон разрывных нарушений и дробления, систем трещин, элементов залегания моноклинальных и складчатых структур, выходов определенных литологических разностей карстующихся пород. Определяют плотность размещения воронок (среднее расстояние между ними или количество воронок на единицу площади) и закономерности колебания этого показателя в зависимости от сочетания местных условий карстообразования.

Котловины и полья. Наиболее крупные поверхностные формы карста площадью до нескольких десятков и даже сотен квадратных километров. Отмечают форму и размеры польев в плане, морфологические особенности краев и дна, наличие постоянных или временных водотоков и озерных водоемов. В зависимости от сочетания местных условий развития карста и преобладающих процессов различают котловины и полья: а) поверхностного выщелачивания; б) провальные; в) коррозионно-эрозионные.

Колодцы, шахты, пропасти. При выделении этих форм учитывают следующие признаки. Колодцы - вертикальные колодцеобразные полости с поперечником более 1 м (до нескольких метров) и глубиной до 20-30 м. Шахты - в поперечнике соразмерны с колодцами, но значительно более глубокие (до нескольких сотен метров). Пропасти - по глубине соразмерны с шахтами, но более широкие в устье (до нескольких десятков метров). Кроме того, различают глубокие сложные пропасти, состоящие из нескольких вертикальных полостей, соединенные более или менее наклонными ходами.

При изучении названных форм отмечают очертания и размеры поперечника в устье, форму ствола (прямолинейная, изогнутая, ломаная, ветвистая), глубину, морфологию и размеры полости на разной глубине в зависимости от литологических свойств пронизываемых пластов горных пород и их глубинной тектоники, условия вертикальной подземной циркуляции как один из решающих факторов образования шахт и пропастей, признаки коррозионного и эрозионного воздействия поверхностных и подземных вод, роль обрушения горных пород в подземные полости.

Пещеры. Наиболее труднодоступные для непосредственного наблюдения карстовые формы. О них судят по материалам бурения по результатам геофизических исследований. Однако лишь проникнув в пещеры и пройдя их возможно более значительные отрезки, можно добыть тот фактический материал, который позволит дать достаточно полную характеристику пещер и сделать выводы об условиях и времени их образования. Специфические трудности возникают при изучении морфологии пещер, составлении их плана, разреза, а в дальнейшем и пространственной модели. Для этой цели используют методы полуинструментальной и инструментальной съемки (с помощью мерной ленты, простейших или более сложных и точных угломерных и дальномерных инструментов), позволяющие с достаточной точностью определить форму и размеры подземных полостей.

При изучении пещер устанавливают:

1) местоположение, форму и размеры входа и выхода (если последний существует), морфологию и размеры внутренних полостей (каналов и соединяемых ими гротов);

2) детали морфологии дна, потолка, стен, натечных образований (сталактитов, сталагмитов, колонн, занавесов);

3) наличие подземных рек и озер (постоянных или временных), их гидрологическую характеристику, характер переносимых и отлагаемых ими наносов;

4) очертания пещер в плане (прямолинейные, извилистые, ломаные, ветвистые), наличие нескольких систем пещерных полостей, пересекающихся а разных направлениях, распределение пещер по вертикали (одноэтажные, двух и более этажные пещеры);

5) особенности строения пещер разных ярусов или этажей, различия между ними в морфологии, степени обводненности, заполнения натечными и другими аккумулятивными образованиями, характер сообщения между пещерами разных ярусов.

Для решения вопросов морфологии и происхождения пещер, в еще большей степени, чем применительно к колодцам и шахтам, необходимо изучить геологическое строение всего закарстованного массива, литологические особенности пород, условия их залегания, системы трещин и разрывных нарушений, изучить систему вертикальных гидродинамических зон и влияние их размещения и способов циркуляции воды в каждой из них на образование соответствующих пещерных комплексов. Особенно важ- но установить положение уровня постоянного водонасыщения и его связь с местными дренирующими долинами.

В карстовых областях очень распространены формы смешанного -- карстово-эрозионного происхождения (овраги, балки, долины). При полевых исследованиях устанавливают их внешний вид, размеры, характер поперечного и продольного профилей, в частности выработанность продольного профиля террас и русла, осложняющие этот профиль древние и современные карстовые понижения, форму связи карстово-эрозионных форм с главными речными долинами. По степени подобной связи различают слепые и полуслепые карстово-эрозионные формы.

Слепые формы образовались применительно к давно существующим очагам поглощения поверхностных вод в виде поноров или воронок и всегда были лишены непосредственной связи с речными долинами.

Полуслепые формы первоначально были генетически связаны с главными долинами, но затем утратили эту связь в результате образования очагов поглощения поверхностных вод. Вдоль полуслепых форм прослеживаются речные террасы, которые переходят в террасы главных рек: продольный профиль их тальвега неровный, разорванный на отдельные отрезки, которые в своем развитии опираются на местные базисы эрозии в виде поноров и воронок.

Для определения интенсивности современного развития карста устанавливают количество современных карстовых полостей на единицу площади. В отличие от этого показателем степени общей закарстованности территории служит количество всех (современных и древних) карстовых полостей на единицу площади.

склон отложение аллювий карстовый

ЛИТЕРАТУРА

1. Атлас Республики Адыгея. Майкоп, 2005.

2. Карташов И.П.Фации, динамические фазы и свиты аллювия // Изв.АН СССР, сер. геол., № 9, 1961.

3. Леонтьев О.К., Рычагов Г.И. Общая геоморфология - М.: Высшая школа, 1988.

4. Лютцау С.В. К вопросу о классификации речных террас // Советская геология, 1964, № 5.

5. Нечипорова Т.П. Речные террасы и методы их изучения. Методическое пособие. - Ростов-на-Дону, 2007.

6. Нечипорова Т.П.Оползневые процессы. Методическое пособие. - Ростов-на-Дону, 2007

7. Никитин С. Н. Заметка об употреблении терминов делювий, аллювий и элювий. Изв. Геол. жом., т. II, вып. 5, 1883.