Гравитационные процессы

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

1. Введение                                                                                                                               3
2. Типы гравитационных процессов                                                                                      4
1. Водно-гравитационные процессы                                                                             8
2. Гравитационно- водные процессы                                                                            12
3. Подводно- гравитационные процессы                                                                      15
4. Водно- склоновые процессы                                                                                      16
5. Гравитационные процессы на склонах                                                                     17
3. Вывод                                                                                                                                     18
4. Использованная литература, электронные ресурсы                                                          19                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

       Гравитационные  процессы— процессы изменения поверхности Земли под действием силы тяжести. Гравитационные геологические процессы выражаются в перемещении горных пород по поверхности Земли под непосредственным действием силы тяжести из возвышенных участков в пониженные. Отложения, формирующиеся в результате гравитационных процессов, называются коллювиальными . К ним относятся обвалы, камнепады, снежные лавины, оползни, медленное сползание и течение грунтов. Обваливание и осыпание происходят на склонах, крутизна которых более угла "естественного откоса" (35-38°). В горах обвалы достигают крупных размеров — до 1-1,5 км3 . Осыпание — постоянный процесс, пульсирующий по интенсивности (обычно увеличивается весной при снеготаянии, а также при землетрясениях). Скорость денудации при осыпании в зависимости от крутизны склонов (за длительный отрезок времени) изменяется в пределах 1,5-0,05 мм в год. 

 
       Гравитационные процессы оказывают решающее влияние на формирование рельефа, иногда на образование месторождений полезных ископаемых — солей, нефти и т.д. Проявление гравитационных процессов учитывается при расчёте углов откоса в карьерах, определении устойчивости сводов подземных выработок, при строительстве насыпей, дамб и др. Возможное нежелательное проявление гравитационных процессов вынуждает применять специальные меры — различные виды крепи в выработках, покрытие связующими растворами, посадка определённого вида растений на участках, создающих опасность для ведения горных работ, и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТИПЫ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

 

 

       Гравитационные геологические процессы выражаются в перемещении горных пород по поверхности Земли под непосредственным действием силы тяжести из возвышенных участков рельефа - в пониженные. Эти процессы наблюдаются на склонах гор, береговых морей, на наклонном морском дне, речных склонах, в связи с чем их часто называют склоновыми процессами. Горные породы обычно находятся на поверхности Земли в устойчивом равновесии. Но в тех случаях, когда они соприкасаются сбоку или снизу с воздушной или водной средой, они легко могут быть выведены из состояния равновесия. Причиной нарушения равновесия могут послужить: землетрясения, дополнительная нагрузка на годную породу, например, обвалившиеся массы горных пород, удаление пород в основании склона в результате подмыва рекой (эрозия), морем (абразия) или разнообразные виды геологической деятельности человека. Все эти факторы приводят к тому, что горные массы начинают двигаться. Их движению способствует все, что выравнивает поверхность склона (ветер и т.д.), разрушает связи между минералами в породе (физическое в органическое выветривание), уменьшает трение между поверхностью склона и движущимся телом (подземные воды и т. п).

 

       Итак, гравитационные процессы заключаются в разрушении горных пород, происходящем главным образом в верхних частях склона, перемещении разрушенного материала вниз по склону (основная часть процесса) и накоплении массы горных пород в пониженных частях склона и у его подножия. Горные породы, участвующие в гравитационных процессах, образуют отложения, именуемые коллювием (лат. «коллювио»— скопление). Коллювиальные отложения состоят из разнообразных по составу и размерам обломков пород: глыб, щебня, песков, алевритовых и пелитовых частиц. Характерна слабая сортировка материала, отсутствие или слабая, чаще линзовидная, слоистость, очень изменчивая мощность. Современный коллювий может быть рыхлой или слабо сцементированной породой.

Гравитационные перемещения совершаются быстро, мгновенно, например, обвал, камнепад, или весьма медленно - крип.

      Большую роль в гравитационных процессах играют подземные воды. Они выщелачивают и вымывают отдельные минералы под землёй, образуя пустоты, и ослабляют связи между выше- и нижележащими слоями пород, смачивают поверхность глинистых пород, делают ее скользкой, что так же способствует движению поверхностных масс. Поверхностные воды, напитывая рыхлые и полурыхлые массы, также нарушают их внутренние связи и способствуют их перемещению в виде вязких или жидких потоков вниз по склону (оплывины, сели), и, наконец, воды океанов, морей, озёр  и водохранилищ обуславливают перемещения по дну.

Таким образом, в гравитационных процессах и формированиях коллювиальных отложений участвуют различные факторы, однако главными являются сила тяжести (гравитационный фактор) и вода (аквариальный фактор).

 

По роли воды гравитационные процессы можно разделить на четыре категории:

• Собственно гравитационные
• Водно-гравитационные
• Гравитационно-водные
• Подводно- гравитационные

 

 

Внутри каждой категории выделяются различные типы, которые можно объединить в определенные группы.

 

 

 

Таблица 1

Классификация гравитационных процессов

 

Категория	Группа	Тип
Собственно-гравитационные	Провальная Обвальная     Криповая	Мгновенные провалы Обвалы простые и сложные, оползнеобвалы, камнепады, вывалы, осыпи Просадка, крип склоновый
Водно-гравитационные	Оползневая	Оползни: глыбовые, блоковые, террасовидные, цирковидные
Гравитационно-водные	Оползне-потоковая	Оползневые потоки, оплывины, грязекамневые потоки, или сели, лахары
Подводно-гравитационные	-	Подводные обвалы, подводные оползни, мутьевые потоки

 

 

Собственно гравитационные процессы разделяются на три группы:

 

• провальные и обвальные, быстро, мгновенно совершающиеся
• медленные, именуемые крипом.

 

 Предварительным условием провальных процессов является наличие подземных пустот и полостей. Породы, нависающие над этими полостями, проваливаются под действием силы тяжести. Непосредственной причиной провала может служить землетрясение, взрыв, увеличение нагрузки над «крышей» провала. Часто случаются провалы в заброшенные горные выработки: шахты, штольни и т. п. Величина смещения, размеры и форма провалов целиком зависят от объемов подземных пустот. Вследствие провалов на поверхности Земли образуются ямы, колодцы, котловины и другие отрицательные формы рельефа. В горных выработках на больших глубинах обвалы кровли не отражаются на поверхности Земли. Вывалы характерны для подземных карстовых полостей — пещер и т. д. Описанный тип вертикальных гравитационных перемещений совершается быстро, часто мгновенно, катастрофически.

     Вторая группа собственно гравитационных явлений (обвальные) развивается на отвесных обрывистых склонах. Параллельно обрыву здесь часто закладывается система трещин отседания. Трещины под воздействием физического выветривания (при замерзании воды и др.) расширяются. Отделенный от коренного массива блок слегка наклоняется в сторону склона и под действием силы тяжести продолжает отрываться, а затем блок или его части опрокидываются на поверхность склона. Породы дробятся и на склоне возникает обвальный коллювий. Очень часто отделившийся по трещине блок обваливается последовательными порциями. Происходит сложный многофазовый обвал. Обвалом называется процесс отрыва от основной массы горной породы крупных глыб и последующего их перемещения вниз по склону. Обвальные отложения сложены крупнообломочным материалом.

 

Крупные обвальные массы распадаются на множество обломков разных размеров, движутся вниз по склону, откладываются у подножья склона или по инерции продолжают перемещаться по дну долины.

Обвалы могут быть грандиозными, особенно когда они вызваны землетрясениями.

 

     Причиной наиболее крупных обвалов являются землетрясения. Иногда обвальное тело (коллювий), спустившись по

 склону в долину, начинает  подниматься вверх по противоположному  склону на значительные расстояния. Высказывается предположение, что крупная обваливающаяся масса захватывает воздух» спрессовывает его и затем скользит как на воздушной подушке.

   Обвальные явления развиваются на отвесных обрывистых склонах. Параллельно обрыву часто закладывается система трещин. Трещины под воздействием физического выветривания расширяются. Отделенный от коренного массива блок слегка наклоняется в сторону склона и под действием силы тяжести продолжает отрываться, а затем блок или его части опрокидываются на поверхность склона. К такому типу гравитационных явлений относятся: обвалы, оползнеобвалы, вывалы, осыпи и камнепады.

 

 

К гравитационным явлениям относятся также камнепады (отрыв и перемещение отдельных камней) и

осыпи (рис.1)— перемещение по склону щебня и мелких обломков горных пород.

Образование осыпей связано преимущественно с физическим выветриванием. У классически выраженной осыпи различают осыпной склон и конус осыпи. Осыпные конусы могут сливаться друг с другом. К ним примешивается грубообломочный обвальный материал. В результате у подножья склона образуется сплошной шлейф из крупных и мелких обломков породы. Движение обломков на осыпных склонах продолжается до тех пор, пока уклон поверхности не станет меньше угла естественного откоса. С этого момента начинается аккумуляция обломков, формируется конус осыпи. Одна из особенностей строения коллювиальных отложений заключается в том, что наиболее крупные обломки продвигаются дальше всего по аккумулятивной части осыпного склона и слагают подножье осыпей - это называется гравитационной дифференциацией.

 

 

Рис. 1. Схема строения осыпи: а—в плане, о-в разрезе.

1- осыпной шлейф; 2 — осыпные  лотки; Д — скальные породы; стрелки  — направления осыпания обломков; пунктир — условные горизонтали

 

 

 

 

 

 

Третий тип собственно гравитационного процесса — крип.

 

• Глубинный крип - это медленное перемещение поверхностных дезинтегрированных отложений как в глубь Земли
• Склоновый крип- это перемещение в виде просадок и прогибов, так и вниз по склонам возвышенностей. Крип обусловлен уплотнением рыхлых пластичных пород на глубине (лёсса, глины).
• Криогенный крип -  образование разуплотненного вещества вследствие таяния и замерзания воды, выщелачивание отдельных минералов,
• Антропогенный крип - отток подземной воды в связи с откачками, извлечением нефти, газа и т. п.

 

 

 

Рис.2 Обвал горы

 

    В результате крипа на поверхности формируются плоские блюдцеобразные котловины, оголенные склоны с холмистыми нагромождениями коллювия у их подножий и т. п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОДНО-ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

 

         К этой категории относят наиболее широко распространенные перемещения земляных масс на склонах, называемые оползнями. Оползни - это перемещение земельных масс на склонах, они относятся к водно-гравитационным процессам.

Таблица 2

Перечень основных факторов-процессов возникновения оползневых явлений

 

Природные факторы

Техногенные факторы

Характер и результаты воздействий

I группа факторов, изменяющих свойства  горных пород, слагающих склон  или откос

Выветривание пород	Разрушение пород строительными, горными и другими работами	Уменьшение прочности пород за счет изменения их физического состояния
Увлажнение природными водами	Увлажнение техногенными водами	Уменьшение прочности пород за счет их разуплотнения, набухания и размокания
Изменение температуры пород	Оттаивание ММП при разработке МПИ и эксплуатации сооружений	Разрушение цементационных связей, уменьшение прочности
Суффозионный вынос	Фильтрационный вынос (выпор)	Уменьшение плотности и прочности песчано-глинистых пород
Вековая ползучесть ГП	Продолжительность эксплуатации откосного сооружения	Реологические изменения, уменьшение прочности
Выпадение цементирующих соединений из природных растворов	Техническая мелиорация ГП