Особенности гравитационного переноса и осадконакопления

При гравитационном переносе материал может перемещаться разными способами: падение, скатывание и скольжение отдельных обломков по крутым склонам. Может происходить и простое соскальзывание по склону больших масс рыхлых пород, причем деформация внутри этих масс будет невелика. Перемещение может носить характер пластического течения или течения полужидкой массы, в результате этого форма и внутреннее строение первичного материала могут изменяться в самых различных пределах. Довольно часто на одном и том же склоне все выше перечисленные процессы чередуются во времени.

Суть гравитационных процессов заключается в разрушении горных пород, которое происходит в верхней части склона, перемещении разрушенного материала вниз по склону и накоплении массы горных пород в пониженных частях склона или у его подножия. Горные породы, участвующие в гравитационных процессах, образуют отложения - коллювий (разнообразные по составу и размеру обломки пород), характерны плохая сортированност, неясно выраженная слоистость и очень изменчивая мощность. В редких случаях коллювиальные образования могут быть сцементированы.

Гравитационные процессы могут совершаться с разной скоростью. Одни происходят очень быстро, мгновенно, например обвалы и камнепады, а другие протекают медленно. Последние именуются крипом (от англ. «крип» — ползти, скользить). Большую роль в гравитационных процессах кроме гравитации играют подземные и поверхностные воды. Насыщая рыхлые образования, они способствуют их скольжению по склону в виде вязких или жидких потоков. Под землей они выщелачивают и вымывают отдельные минералы, издают пустоты и ослабляют связь между толщами нижележащих прод с вышележащими. В гравитационных процессах и в формировании иллювиальных отложений принимают участие сила тяжести и вода.

Существует несколько классификаций склоновых процессов. По одной из них выделяются три главные категории гравитационного переноса, которые зависят от скорости переноса и механизма перемещения:

1. Медленное течение блоков. Ему может подвергнуться почвы, коренных пород, осыпи, каменные потоки (курумы солифлюкция).

2. Быстрое течение — течение грунта, грязевые потоки, оползни.

3. Скольжение, обваливание, камнепады. За счет скольжения и обвала перемещаются обломки и оползни-обвалы и снежные лавины.

Гравитационные процессы разделяют на 4 категории 1) собственно гравитационные; 2) водно-гравитационные; 3) гравитационно-водные; 4) подводно-гравитационные.

Медленное течение. Этот процесс оплывания почвы имеет и практически на всех склонах. Он проявляется в наклоне изгори телеграфных столбов, разрушении и смещении подпорных искривлении стволов деревьев. Оползание почвы отклоняет деревья вниз по склону («пьяный» лес). Может нарушиться линия шоссейного и железнодорожного полотна. При этом процессе довольно часто скольжение почвы может происходить под дерном, в целом не нарушая его сплошного покрова. Но в том случае если на перне находятся валуны, то по мере движения они будут скатываться к подножию склона. Скорость такого скольжения довольно мала. Она обнаруживается только по прошествии некоторого времени. Это зависит от температурных градиентов, обилия атмосферных осадков, угла склона и типа почвы. На залесенных склонах переплетенные корни деревьев замедляют перемещение, а иногда и вовсе прекращают медленное оползание.

В теплом и влажном климате, особенно если поверхность склона гпинистая, начинающее медленное скольжение усиливается тем обстоятельством, что во время сухих сезонов глинистая поверхность склона высыхает и сильно растрескивается. Проникающая в трещины вода быстро заполняет влагой подпочвенные слои и заставляет склон медленно стекать вниз.

Медленное течение свойственно и осыпям. Они возникают вследствие медленного перемещения скопившихся на склонах и у подошвы возвышенностей продуктов выветривания. Такие рыхлые осадки носят название делювиальных. Осыпи, сползающие по склонам различной крутизны, имеют разную скорость. Они состоят из различных по размерам обломков неправильной формы, которые образовались от разрушенных скальных пород под влиянием различных агентов выветривания.

В областях с сильными колебаниями температур скорости движения осыпей больше, чем в районах, где суточные перепады температур малы. Самое быстрое перемещение характерно для холодных районов.

В том случае, когда осыпи состоят из очень крупных обломков, называют курумниками, или каменными потоками. Огромные массы каменных глыб в выработанной долине медленно движутся вниз исключительно из-за слабого сцепления с подстилающими породами.

Солифлюкция — гомогенное пластично-вязкое течение на склонах почв и увлажненных рыхлых масс дисперсных отложений. Особенно часто это явление происходит в тех регионах, где грунт промерзает на значительную глубину. В теплое часть грунта сползать по нижележащему мерзлому более в горных и в многолетне мерзлых грунтов.

Оно наблюдается на и значительной насыщенности, рыхлого Если блок оторвался в части склона, то, с вниз, он и поверхность склона. Ударяясь, и в отбивает куски скальной коренной породы. После шийся блок распадается на множество осколков. Они ются по склону, осыпь, или значительной склона образуют камнепад. Наиболее простой быстрого течения гр потоки. По природе грунтовые о нями, но в отличие от настоящих оползней, оползня в его верхней части от грунта, грунтовое осуществляется медленно. Такие грунта могут дл многие месяцы и годы.

Сели, или грязекаменные потоки, похожи на солифлюкцию, но быстрее. Нередко сели для используют русла и долины Лахары хотя и похожи на сели, но отличаются от них своим прогхождением. Они возникают на склонах вулканов, которые покрываются слоем пепла, во время сильных грозовых ливней. Обваливание. Ярким примером гравитационного движения являются перемещение обломков горных пород в форме обваливания и осыпания (камнепада). Два условия необходимы для того, чтобы совершился обвал и возник камнепад: 1) потеря обломком породы сцепления с массивом горных пород, слагающим склон; 2) значительный уклон склона. Для того чтобы обломок мог удержать свое положение на склоне, необходимо, чтобы его крутизна не превышала 45°. Этот угол называется углом естественного откоса сыпучих тел. Собственно гравитационные процессы разделяются на три группы: провальные, обвальные, которые характеризуются быстрым перемещением обломочного материала, и медленные, именуемые крипом.

Провальные образования. Предварительным условием провальных процессов является наличие подземных полостей или пустот, которые возникли вследствие выноса подземными водами минеральных частиц в растворенном или во взвешенном состоянии. Пласты и блоки горных пород, нависающие над пустотами под действием силы тяжести, проваливаются. Непосредственной причиной возникновения провала может служить слабое землетрясение, взрыв или увеличение нагрузки над провалом. Часто провалы происходят над заброшенными подземными горными выработками — шахтами и штольнями. Размер перемещаемого в провал грунта и его масштабы зависят от глубины расположения подземных пустот и их объемов. На земной поверхности места провалов хорошо видны. На их месте возникают ямы, колодцы, котловины, т. е. отрицательные формы рельефа.

Обвалы. Подобные гравитационные явления развиваются на крутых склонах и обрывах. Недалеко от кромки обрыва и параллельно ему закладывается серия трещин. Под воздействием физического выветривания (при замерзании воды, действии корневой системы растений) трещины расширяются. Лишенный сцепления с коренными породами массивный блок слегка наклоняется в сторону склона и под действием силы тяжести начинает отрываться от материнской породы. Теряя сцепление и под действием собственного веса, блок теряет равновесие и опрокидывается на поверхность склона. Сила удара о поверхность склона породы, составляющие блок, начинают дробиться и на склоне из его обломков возникает обвальный ^ллювий. Обваливание происходит многократно, и этот процесс считается многофазовым.

По своим размерам обвалы бывают разными — объемом от нескольких миллионов до 3 — 5 млрд м³. Причинами возникновения крупных обвалов могут служить землетрясения. Так, на 1911г. обвалилась горная порода массой в 8 млрд т. Она обру долину р. Мугаб и перегородила ее. Возникла плотина высотой. За плотиной образовалось крупнейшее горное озеро — Сарез Точно такое же происхождение имеет озеро Рица в горах Абхазии. В Крыму в 1894 г. обвалилась часть горы Демерджи длиной около м и шириной около 400 м. Обвалившаяся часть образовала плоский конус. Скатившиеся обломки достигли дер. Демерджи, которая находилась у подножия горы, и разрушили несколько дом.

К гравитационным явлениям этой группы также относятся, камнепады, когда происходит отрыв и перемещение отдельных камней и осыпи — перемещение по склону щебня, гравия и мелких обломков горных пород.

Крип - медленное перемещение дезинтегрированных рыхлых отложений как вниз по склонам возвышенностей (склоновый крип), так и в глубь земли {глубинный крип) в форме просадок. Обусловлен многократным уплотнением и разуплотнением рыхлых пластичных пород на глубине. Это происходит вследствие таяния и замерзания воды (криогенный крип}, выщелачивания отдельных минералов, оттока подземных вод в связи соттоками или, наоборот, ее притока, откачкой нефти и газа (антигенный крип). В результате медленного перемещения грунта на верхности возникают плоские блюдцеобразные котловины, склоны лишаются растительного покрова и оголяются, а у поднжия скапливаются коллювиальные отложения.

Водно-гравитационные процессы. К этой категории относятся перемещения блоков рыхлых пород на склонах, которые известны под названием оползней. В оползневых перемещениях могут участвовать как крупные блоки (блоковые ползни), так и отдельные глыбы (глыбовые оползни). Ввиду того, что в составе оползней принимают участие как твердые плотные горные породы, так и рыхлые образования, в оползнях могут сохраниться первичные, характерные для данных пород, структурно-текстурные особенности. Оползневый процесс может охватить весь склон или его часть, склоны долины или какую-то ее часть, которые в совокупности образуют оползневой район.

В верхней части оползневого района располагаются стенки отрыва оползневых тел (они представляют собой вогнутые стенки), выровненный склон — ложе оползней, где и находится поверхность скольжения.

Ложе оползня представляет собой поверхность, занимающую часть склона, по которому движется оползень. От крутизны ложа зависит интенсивность перемещения оползня. Оползень начинает двигаться на склоне крутизной 5°.

Оползневое тело ограничено сверху ровной или бугристой площадкой, наклоненной внутрь склона, и обрывистым бугристым склоном во фронтальной части, обращенной в направлении движения оползня. Когда оползневое тело спускается вдоль оврага, оно имеет вытянутую языкообразную форму. Чаще всего оползень движется по глинистым насыщенным водой породам. Этот водоупорный горизонт во время дождей сильно смачивается водой.

Скорость перемещения оползневых тел по сравнению с обвальными невысокая. Широко распространены оползни в Крыму. В течение года они способны переместиться на 100 м

Известен случай, когда на склонах Кавказских гор, в Дагестане сполз на 2 км горный массив объемит более 200 млн м³. Крупные оползневые тела и блоки имеются в Крыму и в окрестностях г. Одессы.

В течение последних столетий произошло много разрушительных оползней. В 1855 г. масса обломочного материала длиной 1 шириной 300 м и высотой 200 м спустилась по долине р. Тибр. Оползневое тело перегородило долину реки, и одна из деревень оказалась затопленной 15-метровым слоем воды. Разрушительный оползень произошел в 1903 г в Канаде в провинции Вся фронтальная часть горы объемом 30 млн м³ оторвалась и опустилась вниз. Достигнув подножия, ее выбросило на противоположный склон долины до высоты 120 м. В длину этот оползень достигает 4 км. Весь процесс сползания длился менее 2 мин.

Оползни оказывают отрицательный геоэкологический эффект. Они наносят вред — уничтожают пахотные земли, сады, пашни, нарушают жилые и промышленные здания, мосты, транспортные магистрали. В г. Саратове в 1884 к в результате оползня на берегу было разрушено 300 домов. Большой ущерб наносят оползни хозяйству приморских городов и населенным пунктам, расположенным в долинах рек и на склонах возвышенностей и гор.

Гравитационно-водные процессы. В эту категорию входят гравитационные явления, главным фактором гравитационного пер щения которых является вода. Причем существенная роль при лежит не только поверхностным, но и подземным грунтовым водам. Во время действия этого процесса ранее дезинтегрированная горная порода перемещается не в результате гравитационного сползания или обрушения, а способом сплывания или в форме поймы. К этой категории относятся оползневые потоки, оплывины, в вые грязекаменные потоки, лахары (грязекаменные потоки вулканогенных пород). Наиболее интенсивно данный процесс происходит в весенне-летний и осенний сезоны во время таяния снегов или сильных дождей. Вода пропитывает рыхлые образования, нарушает сцепления между зернами породы. Породы разжижаются и начинают стекать вниз по склону.

В результате обильного насыщения водой основная масса № ства теряет свою первоначальную структуру и превращается в кашеобразную массу. В воде во взвешенном состоянии находятся глинистые частицы и погруженные обломки различного размера. Вследствие этого поверхность оползневого потока становится бугристыми, в нем местами сохраняются мелкие оползневые тела и отдельные комки глинистого вещества с погруженными в него мелкими зернами песка. Оползневое тело имеет эллипсоидальную форму. За внешнее сходство с долинным горным ледником такие тела называют глетчерным оползнем.

Оплывинами называют мелкие грязевые потоки, которые находятся недалеко от места своего возникновения. Они развиваются на поверхности достаточно плотных водоупорных пород. Оплывание склона всегда происходит постепенно и причиной его возникновения служит избыточное увлажнение верхнего слоя грунта. Для оплывин характерна микроступенчатость и этим они отличаются от оползней.

Селевые потоки — это грязевые или грязево-каменные потоки, внезапно возникающие в руслах горных и особенно предгорных рек в результате резкого паводка, вызванного интенсивным таянием снегов или во время сильных ливней. В возникновении селей главную роль играет вода — дождевая, ливневая, талая, речная или подземная. В зависимости от размерности переносимого материала селевые потоки подразделяются на грязевые, грязекаменны, и водно-каменные. В последних преобладают крупные обломки (валуны, глыбы). Селевые потоки перемещаются с большой скоростью и своей силой разрушают преграды.

При потере скорости своего перемещения из селевого потока начинают отлагаться переносимые им обломки. Селевой коллювий —это рыхлая порода от валунов, глыб, щебня до неотсортированного песка или глины. Размерность обломочного материала зависит от скорости и мощности потока. Довольно часто селевой коллювий прорезывается речными потоками.

Выносы селевых потоков особенно широко распространены в предгорных и межгорных впадинах, где формируются мощные многометровые толщи рыхлых грубообломочных отложений. При наличии водной массы спусковым механизмом для возникновения селей являются землетрясения. Часто селевые потоки возникают в предгорной части.

Сели широко распространены на Кавказе, в Крыму и особенно предгорных и межгорных частях Центральной Азии. Они наносят огромный ущерб хозяйству, вызывают серьезные бедствия и сопровождаются человеческими жертвами. Так, в 1921 г сель разрушитель затопил часть г, Алма-Ата. В долине небольшой горной р. Малая маатинка возник огромный селевой поток, который прорвал возникшую плотину и с огромной скоростью хлынул в город. В 1940 г. большой сель прошел по долине р. Баксан на Северном Кавказе. Он вынес 3 млн м³ твердого материала. Поток перемещал крупные валуны. Многие из них были более 1 м в диаметре. Весной 2000 г. селевый поток уничтожил большую часть г. Тырныауз на Северном Кавказе.

Лохары — это грязекаменные потоки, которые возникают на склонах вулканов и очень похожи на селевые. Они образуются в результате сильных ливневых дождей, которые часто сопровождают вулканические извержения, или от талых вод льда и снега, который быстро расплавляются раскаленными извергающимися лавовыми потоками. Потоки воды, стекающие по склону вулкана, захватывают рыхлые вулканический пепел и песок и сносят его с большой скоростью к подножию вулкана. Лахары уничтожают жилые посёлки, находящиеся на пути их движения, и приводят к человеческим жертвам.

Подводно-гравитационные процессы. Эти процессы перемещают материал, находящийся на неровном морском дне, со склонов водных возвышенностей к их подножиям. На крутых участках в пределах материкового склона или на склонах подводных гор и во шенностей нередко возникают подводные обвалы, когда из-за большой крутизны начинают срываться блоки осадков, которые под влиянием собственного веса начинают оползать. На морском дне накапливаются осадки и возникают формы рельефа, очень похожие на наземные оползни и обвалы.