Зачастую, при разработке территорий для строительства или прокладке коммуникационных систем, многие архитекторы забывают принимать во внимание не только геофизические особенности верхних слоёв грунта, но также и процессов, которые могут возникать в его более глубоких слоях. В настоящее время такие явления как «карст» представляют серьезную угрозу не только при строительстве объекта, но и для уже эксплуатируемых зданий. В России, как и во всём мире, карстовые явления широко распространены (даже в Москве карту подвержено около 40% территории) Однако, прежде чем начать говорить о способах обнаружения и борьбы с карстовыми явлениями, следует детально разобрать само понятие «карст». Что оно из себя представляет, какие существуют виды карстов и каковы причины их возникновения?
Впервые эти явления были изучены на известковом плато Карст в Югославии (отсюда они и получили своё название).
Они встречаются там, где распространены растворимые породы: каменная соль, гипс, мел и известняки. Однако существует некоторая неоднозначность в понятии «карста». Так, к примеру, ранее к карстовым явлениям пытались относить явления, внешне схожие, но разные по происхождению. Р. Зигер описывал карстовые формы в ледниках, возникающих вследствие таяния льда, и позже некоторые авторы ссылались на его труды. В 1932 году М.М. Ермолаев предложил для подобных явлений термин термокарст, который получил широкое распространение. Также появились упоминания о глинистом карсте и карсте в лесах. Но такой формальный подход противоречил самому себе. Относить к понятию карстовых явлений «карст ледников», «термокарст районов вечной мерзлоты», «карст» в лесах, «карст» глин и т.д. было методологически неверно. Классификация не может основываться исключительно на внешнем сходстве. Она должна исходить из природы явлений.
Позже в статье Д.С. Соколова «О содержании и объеме понятия «карст»» было наглядно показано, что такая точка зрения занимает господствующую позицию в научном мире. И поэтому сейчас под термином «карст» мы понимаем «явления, возникающие в растворимых водой горных породах, и совокупность процессов развития этих явлений, главенствующую роль среди которых играют химический процесс растворения и как следствие — геологический процесс выщелачивания горных пород»1.
Так давай те же повнимательнее рассмотрим процессы формирования карстов.
Виды и факторы возникновения карстов.
В мире существует довольно много разнообразных карстовых форм, которые делятся на поверхностный(«открытый») карст (карры, поноры, воронки и т.д) и подземный(«покрытый») карст (вертикальные и расширенные каналы, эпикарст, мезокарст и т.д.) И их мы можем наглядно посмотреть в приложении, на рис.1.
Основные экологические проблемы городов мира
... в США; города Рура в Германии; Москва, Донбасс и Кузбасс в СНГ. Круговорот вещества и энергии в городах значительно превосходит таковой в ... на пропан- бутановых смесях показывает высокий экологический эффект. В автомобильных выбросах резко снижается количество угарного ... проблемы, хотя нет недостатка в отдельных технических проектах и рекомендациях. Кратко охарактеризуем основные направления решения ...
Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты нерастворимыми или слабо-растворимыми породами. При этом формы поверхностного выщелачивания у подземных карстов отсутствуют и весь процесс протекает на глубине. Поэтому при контакте с закарстованными породами происходит перемещение покрывающих пород в ниже расположенные карстовые полости, в результате чего образуются блюдцеобразные и воронкообразные формы.
Более того, при формировании карстовых полостей происходит взаимное наложение множества различных факторов. Коррозионные процессы протекающие в определенном пространстве на разных временных стадиях развития карста в различные сезоны, а так же положение в рельефе, характер заполнителя, химический состав подземных вод и многое другое — и для каждой подземной полости, можно выделить сразу несколько факторов — основные (формирующие) и сопутствующие (моделирующие).
И исходя из этого, выделяют ещё несколько видов карстовых полостей — коррозионно-гравитационные, нивально-коррозионные, коррозионно-эрозионные.
Для коррозионно-гравитационных полостей (приложение, рис. 2) главным фактором является движение блоков горных пород, а моделирующим — нивально-коррозионные и конденсационно-коррозионные процессы. Полости данного типа часто располагаются в верхней части склонов речных долин и в высоких крутых обрывах (где они образуются преимущественно по трещинам отслаивания пород)(рис. 2, а).
В пологопадающих слоистых и не слоистых породах вдоль трещин отслаивания образуются сравнительно простые по морфологии колодцы и шахты (рис. 2, б).
Глубина подобный шахт может достигать от 60 до 80 м, а узкие щели уходят значительно глубже в породы. При смещении по наложению отдельных глыб, «закрывающих» трещины, возникают небольшие пещеры (рис. 2, в).
При этом, если в основании отсевшего блока лежат нерастворимые породы, то возможное формирование трещин способствует возникновению глыбовых оползней. После этого в теле массива возникают клиновидные сужающиеся к верху трещины и полости. Коррозия талыми и конденсационными водами приводит к вымыванию стенок и формированию на них желобчатых карров.
Нивально-коррозионными полостям (приложение, рис. 3) являются вертикальные полости, не имеющие на дне больших боковых ходов. Они образуются на подветренных склонах и, чаще всего, из-за этого в карстовых воронках накапливаются многометровые сугробы, которые непрерывно подтаивают на протяжении всей зимы, за счёт чего вода постепенно расширяет трещины и поноры, превращая их в колодцы и шахты. Нивально-коррозионные полости в большинстве случаев (89%) не имеют питающих водосборов и располагаются в условиях, исключающих эрозионное воздействие. В основном в мире преобладают неглубокие (5–20 м) колодцы (около 67%).
Более глубокие же полости (21–80 м) часто имеют на дне скопления снега, который может «хранится» там в течении всего лета и «защищать» дно шахты, замедляя её дальнейший рост. Часто встречаются щелевидные полости, которые используют одну основную систему трещин, из-за чего, вследствие неблагоприятных условий летнего прогрева, на дне таких шахт часто сохраняются снежные конусы до 8–14 м высотой. Наиболее благоприятные условия для формирования нивально-коррозионных полостей создаются в среднегорном карсте, где выпадает достаточно снега и он активно перераспределяется ветром и периодически (до 6–7 раз в год) стаивает.
Сплавы меди, серебра и золота в стоматологической практике. Серебрение ...
... в себя дополнительно Pd, Sn и In. 2. Серебрение корневых каналов и кариозных полостей зуба В настоящее время в стоматологической практике существует ... содержала не менее 65% серебра, и не более 6% меди, 29% олова, 3% цинка, то состав современной лигатуры отличается повышенным ... содержанием меди (до 15-30%) и серебра (до 30-40%). Реакция ...
В отличие от других двух видов карстовых полостей коррозионно-эрозионные тяготеют к современной или древней гидрографическим сетям. Зачастую они располагаются под днищами ныне сухих карстовых долин и иногда представляют собой бывшие полости-поноры или полости-источники. Изредка они располагаются под водоразделами между долинами. Наиболее благоприятны для их формирования случаи, когда питающие их водосборы частично или полностью сформированы в некарстующихся нерастворимых породах. (приложение, рис. 4) Тогда поверхностный сток поступает под землю через крупные трещины, и быстро расширяет их за счёт механической энергии воды и истирания стенок частицами породы. Подобный тип питания карстов называется инфлюационным. Помимо этого, многие карстовые водоносные системы имеют устойчивое снежно-ледниковое питание. В условиях платформенного карста наиболее крупные пещеры формируются при частичном протекании крупных рек через водоразделы. В целом, коррозионно-эрозионным пещерам свойственны такие признаки формирования текучими водами, как древовидность системы, уступы в поперечном профиле (образованы подземными водопадами), эрозионные котлы в руслах, а так же водно-аккумулятивные отложения (галька, песок, глина) чей состав свидетельствует о переносе, сортировке и отложении водными потоками.
Таким образом при сопоставлении всех этих видов с рисунком реальных карстовых систем выясняется, что их многообразие обуславливается взаимным наложением разных схем развития и тремя основными группами факторов: геологических, гидрогеологических и палеогеографических.
Геологическими факторами являются типы карстующихся породы, особенности их строения и залегания. Они могут иметь слоистую или не слоистую структуру, быть в большей или меньшей степени расположены к формированию трещин, залегать горизонтально, наклонно или вертикально, быть разбитыми на несколько блоков или смятыми в складки. Каждый из этих случаев и их комбинации определяют рисунок сети полостей.
Гидрогеологические факторы определяются по особенностям питания подземных вод, которое может быть постоянным и периодическим, инфильтрационным и инфлюационным, сосредоточенным (поглощение в одном поноре) или рассредоточенным (поглощение по длине реки) и пр. Внутри массива вода может образовывать свободные и напорные потоки, и при концентрации этих потоков при тектонических нарушениях (сбросов, сдвигов) могут образовываться барражи (подземные «плотины») и коллекторы (проводники воды).
Палеогеографическим фактором является то, что поверхностный и подземный рельеф находятся в непрерывном развитии: меняются условия образования отдельных форм, они накладываются друг на друга, заполняются отложениями и вновь промываются. В таком случае типичной ситуацией является обнаружение форм, возникших некогда во время более раннего формирования пласта, в сегодняшних зонах. С каждым этапом врезания рек или поднятия горного массива связаны свои системы пещерных галерей, которые закладываются в начальных стадиях развития пласта, но затем переходят во всё увеличивающуюся в мощности новую зону. А последующий этап врезания ещё больше осложняет картину: в карстовом массиве появляются элементы трёх возрастов, наложенные друг на друга. Однако, кроме отрицательных, разрушающих форм здесь возникают формы положительные, связанные с накоплением разного рода органических и минеральных останков в разных типах полостей.
Виды и классификация нефтесодержащих пород
... пространства. Целью данной работы является проведение анализа порометрических характеристик пород в виде капиллярометрических исследований, а также выявление связи между диаметром поровых каналов ... извлекаемых запасов. Суммарная доля трудноизвлекаемых запасов малопродуктивных коллекторов на ряде площадей и месторождений существенно увеличивается. Остаточные запасы нефти сосредоточены, в основном, в ...
Итак, карстовые явления представляют собой сложный многообразный процесс, развивающийся лишь при наличии следующих основных условий: наличии пород подверженных карсту, их способности пропускать воду и наличии движущейся воды, способной растворять. При отсутствии хотя бы одного из этих условий карст образовываться не будет. Таким образом, карст – это процесс химического (растворение) и отчасти механического (разрушение струёй) воздействия вод на растворимые проницаемые породы. И поэтому, самым простым случаем формирования крупнейших полостей мира является «речная» система. Подземная река, получающая основной объём питания через один вход, образует слабо-наклонную полость с простым строением – главный «ствол» и боковые «ветви» – притоки.
Но тем не менее все карстовые полости значительно отличаются друг от друга и, в соответствие с этим, различаются и методы их выявления.
Методы выявления карстов.
Для поисков и обнаружения карстовых полостей используется большое количество геофизических методов: скважинные методы, электроразведка постоянным и переменным током, гравиразведка с градиентометрами, магнитометрия, малоглубинная сейсморазведка и т.д. Однако ряд геофизических методов, таких, к примеру, как гравиразведка и магнитометрия, весьма прихотливы и требуют только лишь благоприятных условий для применения, потому как в большинстве районов их использование ограничено их разрешающей способностью.
Геофизические методы исследования на карст могут выполнять как прямую задачу поисков и оконтуривания карстовых образований (воронок, западин, понор и т.д.), так и косвенную – изучение общей геолого-гидрогеологической обстановки карстового района, определение мощности и состава покровных слоёв, изучение трещиноватости карстующегося массива, определение рельефа карстующихся пород и т.д.
Зачастую обнаружение крупных карстовых полостей, размеры которых соизмеримы с мощностью перекрывающих пород, может быть произведено с помощью гравиразведочных наблюдений с использованием высокоточных гравиметров. Однако карстовые полости, заполненные вторичным материалом, слабо улавливаются гравиразведкой из-за незначительного перепада плотностей вмещающих пород и карстовых образований. Однако, если в составе материала, заполняющего карстовые полости, встречаются различные минералы с повышенной магнитной восприимчивостью, а сами полости расположены на небольшой глубине, то наиболее эффективной, в таких случаях, является магниторазведка.
Таким образом, задачи в исследованиях карста геофизическими методами приобретают широкий и разнообразный характер. В настоящее время существуют несколько методов исследования:
«Ресурсосберегающие методы
... ликвидация аварийных розливов нефти и нефтепродуктов включает в себя выполнение многофункционального комплекса задач, внедрение различных методов и использование технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти ... Потери утечек жидких продуктов происходят в следующих случаях: при наличии всевозможных неплотностей в резервуарах, трубопроводах, наливных судах, вагонах-цистернах, ...
1) Скважинные методы
При поисках погребенных карстовых полостей, залегающих ниже уровня подземных вод, а так же для изучения гидрогеологической обстановки в зоне развития карста зачастую используются скважинные методы, включая резистивиметрию (измерение удельного электрического сопротивления бурового раствора или жидкости, заполняющей карстовуюполость), каротаж сопротивлений (измерение и различие удельного электрического сопротивления карстующихся пород и полезных ископаемых), естественную поляризацию (отражении и преломлении поляризованных волн от разных пород), и также методы радиоактивного каротажа (комплекса ядерно-физических методов изучения состава и строения горных пород, слагающих стенки скважин, a также контроля за техническим состоянием скважин): естественной гамма активности и нейронного каротажа. Перечисленными методами устанавливаются наиболее трещиноватые зоны в карстующихся породах, определяются скорости фильтрации для различных участков карстующих пород, а также глинистость и плотность этих пород. По полученным данным можно судить о наличии на тех или иных интервалах сильно закарстованных пород.
