WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
LOESS PROBLEM ПРОБЛЕМА ЛЁССОВ V. N. SOKOLOV..

‚ „‰‡‚ ‚... ‚‡ The loess problem is discussed in this paper. The hypotheses of the loess Проблема лёссовых пород, или лёссов, уже более origin and various theo- ста лет обсуждается геологами, почвоведами, географами, археологами, строителями, мелиораторами.

ries of its collapsibility are Этот интерес обусловлен широким распространениconsidered. It is pointed ем лёссовых пород, неясностью их происхождения и out that loesses collaps- такими неблагоприятными в строительном и гидромелиоративном отношении особенностями, как ibility in many cases can интенсивное размокание в воде и высокая просаbe explained by formation дочность (способность породы к сильному уплотof a particular loess struc- нению при промачивании ее водой под действием собственного веса или внешней нагрузки). Кроме ture. The methods of the того, благодаря специфическим свойствам и налиloess collapsibility conчию больших запасов питательных веществ, лёссоtrol are described. вые породы являются хорошим субстратом для развития черноземов и сероземов, то есть почв, отличающихся высоким плодородием.

‡ „ Уже в глубокой древности людям была хорошо ‰fl известна странная порода светло-палевого цвета, часто выходящая на поверхность террасовых усту‰ ‡ пов речных долин, заполняющая многочисленные ‚‚fl ‚ межгорные впадины или залегающая в виде мощных ‡‰. ‡покровов на других отложениях. Местное население знало, что эти породы в сухом состоянии обладают fl, ‡‰ высокой прочностью и способны держаться в верfi‚ ‰ ‚ тикальных откосах (рис. 1). Однако при попадании „ ·flflfl на них воды в течение минуты происходило полное разрушение породы, казалось, что она растворяется ‚‡ на глазах. Такие явления многократно наблюдали и ‰ ‚fl жители долины Рейна в Германии. По этой причине, · fi‚ как считает А.К. Ларионов (1984), данные породы были названы лёссами (от немецкого слова “lsen”,. ‡ ‡ растворяться). Существует и другое мнение. Так, · ·· ‡Н.И. Кригер (1965) отмечал, что слово лёсс (l) ‰ fi‚.

близко по значению немецкому слову “lchter” – “рыхлый”, “зыбкий”. Обе приведенные трактовки термина “лёсс” близки к истине, так как это действительно рыхлая и легко размокаемая порода.

В научную литературу термин “лёсс” впервые был введен в 1823 году К. Леонардом и с этого времени началась дискуссия по поводу его происхождения и природы специфических свойств и, прежде всего, просадочности. Первоначально под лёссом понимали любые породы, в которых более или менее выражены “лёссовые” признаки, такие как светло-палевый цвет, пылеватый состав, наличие макропор. Некоторые ученые, например, В.А. Обручев (1948), И.И. Трофимов (1950) и другие связывали термин “лёсс” с генезисом породы. Они относили к лёссу только те породы со специфическим, ‹9, © ‚.., Рис. 1. Обнажение лёссовых пород на территории Китая в провинции Юньнань, образующих вертикальные стенки и отдельные останцы, напоминающие стволы деревьев.

“лёссовым” обликом, которые имели эоловое про- В настоящее время к лёссам относится однородная, неслоистая, сильно пылеватая (содержание исхождение, то есть были накоплены в результате фракций 0,005 – 0,05 мм более 50%), пористая (попереноса мелких минеральных частиц ветром. Друристость более 42%), часто имеющая макропоры гие похожие на лёссы породы, но с иным происхожмаловлажная порода, проявляющая просадку при дением, они относили к лёссовидным. Многие исзамачивании (“Лёссовые породы СССР”, 1986).

следователи (Н.Я. Денисов, 1953; Г.А. Мавлянов, Лёсс подразделяется на просадочный, при природ1958; С.С. Морозов, 1951; А.П. Павлов, 1899) понином давлении, и проявляющий просадочность при мали под лёссом породу, имеющую совокупность дополнительных нагрузках. Лёссовые породы, для определенных литологических признаков (светлокоторых не характерны перечисленные признаки, палевый цвет, пылеватый состав, макропористость, следует отнести к лёссовидным.

отсутствие слоистости, наличие большого количеКак следует из всего сказанного, до сих пор нет ства карбонатов) вне зависимости от ее происхожединой точки зрения на точное определение термидения. Некоторые авторы, например, Г.А. Мавляна “лёсс”, или “лёссовые породы”. Тем не менее нов (1958), Е.М. Сергеев (1976) и другие считали, широкое распространение, специфичность свойств что основным диагностическим признаком лёсса и многочисленность проблем, связанных со строиявляется его просадочность. В некоторых случаях тельством на этих породах заставляет исследоватепросадочные деформации в лёссовых породах могут лей продолжать работу над этим вопросом. В дандостигать нескольких метров и приводить к ката- ной статье автор попытался рассмотреть проблему строфическим последствиям. На рис. 2 показан лёссов в основном с инженерно-геологических поодин из типичных примеров подобного поведения зиций, упор делается на объяснение читателям прилёссовых пород, залегающих в основании дорожно- роды одного из основных специфических свойств лёссов – их просадочности.

го полотна шоссе, проложенного около г. Ашхабада в Туркмении. После увлажнения этих пород водами › селевого потока произошло резкое снижение их прочности и последующее уплотнение (просадка) Лёссовые породы встречаются на всех континенпод действием собственного веса. Все это привело к тах, но наиболее широко они распространены в Евполному разрушению участка дороги. ропе, Азии и Америке. По подсчетам К. Кейльгака,.. › ница достигает 28° с. ш. В тропических и субтропических областях лёссы не встречаются. На территории стран СНГ площадь, покрытая лёссовыми породами, составляет около 34% континентальной части СНГ. Лёссы лежат сплошным покровом на большей части Украины (до 80%) и юге европейской части России. Большие площади покрыты лёссовыми породами в Средней Азии, Казахстане, Восточной, Южной и Западной Сибири. Довольно часто они встречаются в Белоруссии, Поволжье, Якутии и других районах. На рис. 3 показана карта распространения лёссовых пород на территории СНГ, составленная В.С. Быковой и С.А. Пастушковой (“Лёссовые породы СССР”, 1986).



Лёссы – это молодые отложения четвертичной Рис. 2. Разрушение дорожного полотна шоссе, системы, возникшие в недавнее геологическое врепроложенного на лёссовых породах около г. Ашмя (не более 1,5 млн. лет тому назад), а в определенхабада.

ных физико-географических условиях они могут образовываться прямо на глазах человека, наприпри средней мощности лёсса 10 м общая площадь, мер, в результате пыльных бурь. По условиям залегазанятая лёссовыми породами на земном шаре, сония лёссы повсеместно располагаются в виде покроставляет 19 млн. км2. Северная граница распростравов (то есть не перекрыты другими отложениями).

нения лёссов опускается в Европе до 60° с. ш., в Мощности лёссовых пород колеблются от нескольАзии она проходит гораздо севернее, а южная гра- ких сантиметров до десятков и даже сотен метров.

42° 54° 66° 78° 90° 102° 114° 126° 138° 150° 162° 68° 60° 44° 52° 36° 44° 1 2 3 4 5 6 54° 78° 90° 66° Рис. 3. Карта развития лёссовых пород на территории СНГ (“Лёссовые породы”, 1986, т. 1):

1 – лёссы и лёссовые породы большой мощности (более 10 м), проявляющие просадку под собственным весом;

2 – лёссовые породы и лёссы мощные (более 5 м), проявляющие значительные просадочные деформации при дополнительных нагрузках; 3 – лёссовые породы средней мощности (5 – 10 м), проявляющие незначительные просадочные деформации при дополнительных нагрузках; 4 – лёссовые породы прерывистого распространения (3 – 5 м), непросадочные; 5 – лёссовые породы прерывистого и островного распространения изменчивой мощности, неоднородные по просадочности; 6 – лёссовидные и покровные глинистые породы островного и прерывистого распространения, маломощные, непросадочные; 7 – мерзлые покровные пылеватые глинистые породы, проявляющие термопросадки в результате оттаивания.

, ‹9, не М О Р Е Л А П Т Е В Ы Х а н К и о в р р л т п Д ы е Печора с н м Д в.

‰ Москва е а С „ Д ‡ Обь ЧЕР Лена Н В и лю О й Волга.

Е „ ‡ М О Р Иртыш ОХОТСКОЕ Е МОРЕ В и Волга т и „‡ м ‡ Е Р Амур О М Е О К С Й И А П м С у А д К а р ь я В северных районах, где лёссовые отложения разви- потоками. Существовала также точка зрения, что ты лишь на отдельных участках, их мощность со- лёсс – это принесенная пыль, но переотложенная ставляет 5 – 10 м, а в районах сплошного распрост- водными потоками. Все эти гипотезы рассматриваранения (на юге Украины, Северном Кавказе) она ют лишь процесс накопления пылеватых отложеповышается до 30 – 50 м и более. Самые мощные ний, но не отвечают на главный вопрос: как пылеразрезы лёссовых пород (до 100 – 200 м) обнаружены ватый осадок превращается в лёсс с характерным в межгорных впадинах на территории Средней Азии. набором признаков и свойств.

Почвенно-элювиальные гипотезы. В соответствии › с этими гипотезами пылеватые отложения могут накапливаться любым путем, а их превращение в лёсс Более чем за вековую историю изучения лёссов со всеми специфическими признаками этой породы было предложено не менее двадцати различных гипроисходит в результате почвообразования и выветпотез их происхождения. Обобщение этих данных ривания. К сторонникам этой гипотезы следует отпозволило объединить все гипотезы в несколько нести Л.С. Берга (1916), Н.М. Симбирцева (1900), групп, объясняющих возникновение лёссов эолоБ.Б. Полынова (1934), И.П. Герасимова (1939).

вым (ветровым) и водным путем.

При рассмотрении данных гипотез, к сожалению, Эоловая гипотеза. Ее основателем является приходится констатировать, что они могут объясФ. Рихтгоффен (1877). Относя лёссы к эоловым отнить происхождения лишь отдельных лёссовых ложениям, он не считал ветер единственным фактолщ.

тором образования лёссовых пород. После детальОбобщение и анализ существующих в настоящее ного изучения лёссов Китая Ф. Рихтгоффен пришел время гипотез происхождения лёссов позволяет скак выводу, что лёссовый (пылеватый) материал перезать, что процесс формирования лёссовых пород соносился и откладывался в бессточных впадинах ветстоит из двух этапов: 1) накопление минерального ром и дождевой водой и удерживался там степной пылеватого осадка, которое может происходить растительностью. Эоловая гипотеза нашла много поразличными путями, и 2) превращение накопленследователей среди ученых России и других стран, ного осадка в типичный лёсс, то есть в просадочную которые развили и дополнили ее. Так, В.А. Обручев породу. Безусловно, второй этап, характеризую(1904) объяснял формирование сплошного лёссощийся появлением уникального явления – просавого покрова на высоких элементах рельефа за счет дочности лёссов, имеет важнейшее значение. Ведь пыли, принесенной из отдаленных районов (экзотиименно просадочность делает лёссы теми загадочческая пыль). По мнению П.А. Тутковского (1899), ными породами, над которыми уже более ста лет ветры развевали ледниковые отложения и уносили бьются ученые.

пыль далеко от ледникового покрова, где она и образовывала лёсс. Американские ученые Ф. Леверетт › (1899), Т. Чемберлин и др. (1909) основное значение придавали образованию пылеватых толщ за счет развевания речных и водно-ледниковых отложений До сих пор нет единого мнения о природе просаблизлежащих долин. Многие известные отечествен- дочности лёссовых пород. Различные исследоватеные и зарубежные ученые, например, А.И. Москви- ли выдвигали достаточно много предположений и тин, И.И. Трофимов, Н.И. Кригер были и до насто- гипотез по поводу возникновения этого специфиящего времени остаются горячими сторонниками ческого и неотъемлемого свойства лёссов. Анализ эоловой гипотезы. Это связано с тем, что данная ги- существующих мнений показывает, что все гипотепотеза хорошо объясняет покровное залегание лёс- зы, объясняющие просадочность лёссовых пород, сов на больших площадях и подкрепляется фактами можно разделить на две группы.





быстрого накопления в засушливых областях доВ первой группе просадочность лёссов рассматвольно мощных слоев пылеватых осадков после ривается как их первичное свойство, то есть когда прохождения сильных пыльных бурь.

просадочность формируется непосредственно в хоГипотезы водного происхождения. Среди сто- де накопления и начальной стадии преобразования ронников, рассматривающих лёсс как породу, минерального пылеватого осадка. Одну из причин сформировавшуюся в водной среде, следует отме- возникновения просадочности Н.Я. Денисов (1953) тить выдающихся ученых П.А. Кропоткина (1876), видел в формировании недоуплотненных лёссовых В.В. Докучаева (1892), А.П. Павлова (1898), толщ вследствие захоронения рыхлой, сцементироЮ.А. Скворцова (1948), Н.И. Толстихина (1928). По ванной легкорастворимыми веществами, массы мнению этих исследователей, образование толщи пылеватых частиц под постепенно накапливаемыпылеватых осадков происходило в результате смыва ми слоями вышележащих пород. Слабыми местами и последующего переотложения склоновых пород, этой гипотезы было то, что она не могла объяснить переноса и накопления минерального материала в сохранение просадочных свойств в течение длительречных долинах и озерах, а также переноса и накоп- ного времени, не давала объяснений фактам увелиления лёссовых отложений водно-ледниковыми чения просадочности под горизонтами погребенных.. › почв и скачкообразному изменению просадочнос- периода времени, когда наблюдалось наиболее инти лёссовых пород по разрезу каждого накоплен- тенсивное накопление лёссовых толщ.

ного слоя.

› Гипотезы второй группы характеризуют просадочность как новообразованное свойство породы, Многолетний опыт исследований лёссов покато есть когда просадочность приобретается после зывает, что одним из основных факторов, определянакопления пылеватого осадка. Наибольшее расющих просадочность этих пород, является их специпространение здесь получила гипотеза мерзлотфическая структура, то есть размер и форма твердых ного выветривания. По мнению Е.М. Сергеева и (минеральных) структурных элементов, строение А.В. Минервина (1960), формирование просадочпорового пространства и особый характер структурности происходит в результате циклического сезонных связей (взаимодействий между частицами).

ного промерзания–оттаивания исходных пылеватых пород и удаления из них льда посредством Как уже отмечалось, лёссы – это пылеватые посублимации (испарения льда минуя жидкое состоя- роды, которые не менее чем на 50% состоят из пыние). В ходе промерзания поровая вода превращает- леватых частиц с размерами 0,005 – 0,05 мм. Для ся в лед, разуплотняет породу и способствует дроб- большинства лёссов характерно высокое, иногда до лению более крупных песчаных зерен до размера 15 – 20%, содержание карбонатов, преимущественпылеватых частиц. Данная гипотеза формирования но кальцита (CaCO3), и присутствие до 3 – 5% распросадочности подтверждается лабораторным и на- творимых солей (сульфаты, хлориды). Важной осотурным моделированием. Она хорошо объясняет бенностью структуры лёссовых пород является ее распространение и характер залегания лёссов в про- высокая агрегированность, когда пылеватые и глистранстве и разрезе, скачкообразное изменение нистые частицы образуют изометричные агрегаты с просадочности лёссовых пород по разрезу, увеличе- размерами 0,01 – 0,25 мм. Фотография такого глиние просадочности под горизонтами погребенных нисто-пылеватого агрегата, полученная с помощью почв, появление просадочности в условиях сурового растрового электронного микроскопа (РЭМ), покаклимата плейстоценовой эпохи развития Земли зана на рис. 4а. Специфическое строение имеют (приблизительно от 10 до 800 тысяч лет тому назад) – песчаные и крупные пылеватые зерна, названные а б Рис. 4. Твердые структурные элементы в лёссах: а – глинисто-пылеватый агрегат, увеличение 700 раз; б – глобулярный агрегат, увеличение 2500 раз.

, ‹9, глобулами. Как показали наблюдения в РЭМ, в одним из важнейших диагностических признаков центре глобулы размещается ядро, состоящее из от- структуры просадочных лёссов. Некоторые ученые дельных кварцевых микроблоков. Поверх ядра рас- считают, что макропоры – следы корней растений.

полагается дырчатая оболочка кальцита, которая в Однако сейчас существует мнение, что бльшая свою очередь перекрывается глинистой “рубашкой” часть макропор представляет собой своеобразные (непрерывной пленкой частиц глинистых минера- магистральные каналы, образовавшиеся в результалов), пропитанной оксидами железа и аморфным те преимущественно вертикальной миграции воды кремнеземом (SiO2). Пример такой искусственно и газов. Об этом свидетельствует наличие значиразрушенной глобулы показан на рис. 4б, где в цент- тельных выделений солей на стенках макропор.

ре виден хорошо ограненный микрокристалл кварца Наиболее важными в структуре лёссовых пород со следами кальцитовой оболочки на поверхности.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.