Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Геологические наблюдения залегания торфяных месторождений

05.02.2020

Задачей геологических наблюдений в районах исследования торфяных месторождений является изучение горных пород, главным образом четвертичных отложений и условий их залегания.

Слабая расчлененность земной поверхности в заторфованных районах осложняет геологические наблюдения потому, что обнажения горных пород разобщены. В пределах речных долин они приурочены к террасовым уступам или коренным берегам, а в условиях холмисто-моренного рельефа — к склонам холмов.

Обнажения могут быть предварительно установлены на топографических картах по сгущению горизонталей в местах крутых склонов, обычно вскрывающих подпочвенные слои. Четвертичные отложения, в силу своей рыхлости, не дают хороших обнажений, поэтому приходится прибегать к расчистке осыпавшихся выходов пород. Расчистку в виде ступенчатой траншеи производят снизу вверх в том месте, где осыпи имеют наименьшую мощность.

При описании обнажения отмечают его положение на карте под определенным номером и по отношению к торфяному месторождению и рельефу. При этом устанавливают, расположено ли оно на склоне холма, представляет ли оно обрыв коренного берега в речной долине или террасовый уступ; отмечается степень задернованности.

Если развиты оползневые явления, то следует подвергнуть тщательному изучению оползневые участки с тем, чтобы точно установить их природу.

Описание обнажений сопровождается зарисовкой разреза, «отражающего морфологию склона, литологический состав, стратиграфию и мощность отдельных слоев. При пестром литологическом составе четвертичной толщи в сложных условиях залегания необходимы зарисовки обнажений в виде продольных, и поперечных профилей (фиг. 12—11).

Образцы пород отбираются из различных литологических горизонтов, причем рыхлые образцы весом 200—500 г помещают в специальные мешочки, а если необходимо сохранить структуру — в коробки. Каждый образец снабжается этикеткой, заполняемой простым карандашом по следующей форме:
Геологические наблюдения залегания торфяных месторождений

Обнаруженные при изучении обнажения полезные ископаемые и окаменелости отбираются особо, а в этикетке и дневнике отмечают условия их залегания.

Так как четвертичные отложения в основном характеризуются горизонтальным залеганием, за исключением тех районов, где распространены конечные морены напора, то мощность непосредственно измеряется рулеткой, если обнажение вскрыто вертикальным обрывом.

Ho нередко наблюдаются выходы пород на пологих склонах: в этом случае определяют видимую мощность l — угол наклона возле каждого слоя а. Тогда мощность и вычисляется из прямоугольного треугольника по гипотенузе и углу (фиг. 12—12).

При изучении обнажений следует производить детальное расчленение толщ пород, выделять характерные литологические слои по цвету, составу и типу слоистости (cм. условные знаки фиг. 12—12а). В верхней части обнажений выделяют генетические почвенные горизонты. Описание должно быть составлено с наибольшей полнотой и отражать все особенности пород.


Большое внимание должно быть уделено изучению структуры осадочных пород, особенно рыхлых обломочных и глинистых отложений, т. к. от структурных признаков зависят водопроницаемость и фильтрационные свойства залегающих в основании, торфяных залежей и слагающих их берега четвертичных отложений, а это, в свою очередь, оказывает влияние на водный режим торфяных месторождений. Под структурой понимают строение породы, определяемое следующим рядом признаков: а) величиной, формой, а иногда и характером поверхности. слагающих породу элементов — отдельных минеральных частиц или их агрегатов; б) взаимным расположением и соотношением тех же элементов; в) наличием и характером внутренних связей между элементами.

Величина частиц, слагающих рыхлые породы, изменяется в широких пределах от десятков и сотен сантиметров у крупнообломочных, до размеров коллоидных частиц, определяемых долями микрона, — у глинистых отложений.

Влияние степени раздробления прежде всего сказывается на водопроницаемости, значительной у крупнообломочных пород и постепенно снижающейся по мере уменьшения размеров частиц. Так, в песках водопроницаемость резко снижается, а в глинистых породах практически полностью исчезает.

Влияние формы зерен на водоносные свойства особенно отчетливо сказывается у песчаных отложений/ Водопроницаемость одинаковых по размерам фракций кварца больше у окатанного кварца, чем у остроугольного.

Форма зерен в полевых условиях может быть установлена для грубообломочных отложений на глаз, а для песчаных пород при рассмотрении их под лупой. Изучение ее дает указания на условия образования осадка и характер переноса.

В районах торфяных месторождений в четвертичной толще преобладают песчаные и песчано-глинистые отложении. Определение их в полевых условиях с качественной характеристикой может быть произведено по таблице Филатова (табл. 12—2).


Механический состав рыхлых отложений может быть определен по методу Рутковского, основанному на способности их к набуханию. С помощью этого метода производится разделение частиц на три фракции: 1) фракцию 1—0,5 мм; 2) фракцию 0,5—0,05 мм; 3) фракцию меньше 0,05 мм.

Тип породы посте этих определений устанавливается по трехчленной классификации грунтов, принятой Всесоюзной дорожной конференцией в 1931 г. (табл. 12—3).

Минералогический состав рыхлых отложений имеет существенное значение, являясь одним из многих признаков, определяющих отношение породы к воде. Водопроницаемость, пористость и высота капиллярного поднятия зависят от природы минералов. Так, В.В. Oxoтин установил, что наибольшую водопроницаемость обнаружил окатанный кварц, а наименьшую — слюда. Пористость характеризуется обратными соотношениями. Высота капиллярного поднятии оказалась наибольшей у слюды.

На водоносные свойства рыхлых отложений оказывают воздействие растворимые минералы — гипс, кальцит, доломит. Поэтому содержание их следует установить как в полевых, так и лабораторных условиях.

Как видно из приведенного, минералогический состав имеет существенное значение, но в полевых условиях нельзя полностью его установить. Можно произвести лишь предварительное определение состава с указанием преобладающего распространения тех или иных породообразующих минералов; выяснить минералогический состав и размеры заметных на глаз включений и выделений и определить их форму (конкреции, натеки, жилки, выцветы).

Цвет пород определяется в поле, в только что произведенной расчистке, ибо выветривание и высыхание сильно изменяют его окраску.

При описании цвета необходимо указать не только тога окраски, но и ее интенсивность. Чистые тона представляют исключение, поэтому даются двухчленные определения: первое-слово обозначает наиболее заметный оттенок, последнее — основной цвет, например, буроватожелтый.

Аллювиальным пескам свойственен светложелтый цвет,, среди озерных отложений заметны голубовато-серые и зеленовато-серые окраски. Желтый и красноватобурый цвета получаются при разложении минералов, содержащих железо, и характерны для моренного суглинка или глины. Черные и серые цвета зависят от примесей органических соединений и, реже, or примеси солей марганца.

От типичных литологических горизонтов отбираются образцы для лабораторных испытаний, причем рыхлые отложения — пески, супеси, анализируются на механический состав, коэффициент фильтрации, угол естественного откоса. Глины и суглинки — на механический состав и пластичность.

Характеристика основных типов четвертичных отложений


Берега и дно торфяных месторождений сложены четвертичными отложениями, состав которых оказывает влияние на их водный режим. Формирование того или иного типа месторождения зависит от его положения в рельефе и геологического строения района.

Так, низинные торфяные месторождения образуются в условиях холмисто-моренного водораздельного рельефа в том случае, когда они занимают впадины, глубоко прорезающие нетолько водоупорную морену, но и межморенные песчаные водоносные отложения. Грунтовые воды из этих горизонтов обильно снабжают торфяные месторождения минеральными веществами и вызывают отложения низинных торфов. В аналогичных геоморфологических условиях, но при залегании месторождений на мощной толще моренных суглинков, формируются верховые типы торфяных месторождений. Все это вызывает необходимость расчленения четвертичной толщи, среди которой можно выделить наиболее часто встречаемые в районах распространения торфяных месторождений отложения: делювиальные, аллювиальные, флювиогляциальные, озерные и ледниковые.

Делювиальные отложения представляют собой разнообразные по петрографическому составу образования, покрывающие более или менее мощным слоем склоны возвышенностей. Они представляют собой продукты выветривания, перемещенные с вершин возвышенностей на склоны геологической, деятельностью безрусловых потоков, дождевых и талых вод.

Рыхлый делювий имеет различный гранулометрический состав в разных частях склона. В верхней части; даже пологого склона, в делювиальных отложениях встречаются крупнозернистый песок и щебень, а в нижней части склона распространены типичные неслоистые суглинки.

На пологих склонах образуется делювий, лишь очень медленно перемещающийся под влиянием силы тяжести.

Такие делювиальные отложения залегают в основании торфяных месторождений, расположенных на склонах террас или коренных берегов.

Минералогический состав делювиальных отложений оказывает существенное влияние на водно-минеральный режим торфяной залежи, поэтому в процессе зондирования залежи полезно отбирать пробы для определения его механического состава.

Делювий минеральных берегов изучается в расчистках на склонах, где устанавливается его гранулометрический состав; и мощность.

Аллювиальные отложения. Аллювиальные отложения, возникающие в результате переноса обломочного материала русловыми водными потоками, формируют речные террасы. Они залегают в основании торфяных месторождений, расположенных на поверхности древних и современных террас, и. на первых стадиях развития месторождений влияют на водный режим.

Изучение условий залегания аллювия, его строения и состава позволяет сделать заключение о физико-географической обстановке, в которой происходило накопление речных отложений, т. е. восстановить так называемые фациальные условия отложения.

Так, в строении пойменного аллювия выделяют три группы фаций: русловую, пойменную и старинную.

Русловой аллювий слагает фундамент поймы. В русле образуются почти исключительно галечники и пески, заносящие дно долины по мере смещения русла. Поэтому нижний горизонт аллювия, в пределах поймы, будет состоять из тех отложений, которые накапливаются в русле. Поверх русловых осадков из медленно текущих вод при разливах отлагается тонкий глинисто-песчаный материал, образуя верхний покровный горизонт пойменного аллювия. Дно речных долин нередко осложнено многочисленными озерами-старицами, осадки которых и представляют собой озерную, так называемую старинную фацию речного аллювия. Нижние горизонты старинного аллювия сложены иловатыми породами, нередко оглеенными. По механическому составу это преимущественно супеси и суглинки. Среди них встречаются прослойки мелко-зернистых песков с тонкой линзовидной или горизонтальной, слоистостью. Старинный аллювий залегает в виде линз на уровне нижнего руслового горизонта.

Характер размещения пойменных, русловых, и старинных фаций отчетливо выражен в обнажениях (фиг. 12—13); он связан с перемещением русла по дну долин, с сезонными колебаниями уровней и расходов рек.

Изучение речных отложений имеет важное значение для геоморфологических исследований, так как каждая надпойменная терраса была в свое время поймой и поэтому сохранила те или иные черты ее строения. Так, в некоторых из них местами сохранились русловой аллювий и фации прирусловой отмели с типичной диагональной слоистостью (фиг. 12—14).

При изучении слоистости определяют угол наклона приблизительно одинаково наклонных слоев, наличие и характер глинистых прослоек, зависимость слоистости от цвета или крупности зерна или минералогического состава; определяют степень сортировки и размеры зерен в слоях. Если в обнажении одна серия косонаклонных слоев перекрыта другой серией с горизонтальным расположением слоистости или наклонной серией, то отмечаются особенности линии контакта этих серий и различие в крупности материала наклонных и горизонтальных слоев. Рекомендуется изучать косую слоистость в продольных разрезах по направлению наибольшего наклона слоев, соответствующего направлению течения древних потоков.

Все обнажения с косой слоистостью наносятся на карту с указанием их простирания и направления падения.

Озерные отложения в районах торфяных месторождений отличаются значительным разнообразием в зависимости от их положения в рельефе и состава окружающих пород. В составе отложений участвуют продукты размывания берегов: осадки, сносимые поверхностными текучими водами, остатки животных и растений, населяющих водоем, и химические осадки, выпадающие из раствора.

Осадки, отложившиеся на дне озер, подвергаются дальнейшему изменению под влиянием физико-химических и биохимических процессов.

В комплекс донных отложений озер входят минеральные осадки и сапропели. Отложение последних происходит с различной интенсивностью в зависимости от типов рельефа. Обычно холмисто и конечно-моренный рельефы представляют собой области самого интенсивного отложения сапропелей. Здесь, в благоприятных геоморфологических условиях, определяемых чередованием холмов и крупных впадин, происходило накопление сапропелей, не закончившееся до настоящего времени. В результате среди моренных холмов сконцентрировались наиболее крупные сапропелевые месторождения.

На вторых надпойменных террасах формирование сапропелей происходило в значительно меньших масштабах. Однообразие более и менее плоской поверхности террас нарушалось неглубокими впадинами и ложбинами. В связи с этим неровности рельефа быстро сглаживались заполняющими их озерными осадками, и процесс отложения сапропелей сменялся торфонакоплением. В неглубоких реликтовых озерах среди торфяников также не могла отложиться большая толща сапропелей.

Мелкие водоемы поймы еще в меньшей степени способствовали появлению сапропелевых отложений. Постоянная или периодическая связь старинных озер с рекой вызывала образования высокозольных сапропелей, часто с преобладанием обломочного материала.

Отклонение от намеченных закономерностей отмечается в закаретованных районах, где сказывается влияние растворимых коренных пород.

Флювиогляциальные отложения. Исследование водно-ледниковых отложений должно производиться вместе с анализом тех форм рельефа, с которыми они связаны. Внутриледниковые воды формируют: озы, камы и зандры.

Озы представляют собой то более короткие прерывистые, то более длинные гряды, сложенные песком, гравием и галькой. Они широко распространены в Карелии, где возвышаются над поверхностью торфяных месторождений и многочисленных, вытянутых с северо-запада на юго-восток, озер. По внешнему виду озы напоминают железнодорожную насыпь с острыми гребнями и тянутся на несколько десятков километров. Высота их 20—30 м, ширина в среднем 50—70 м.

Озы отложены в руслах потоков, протекавших на поверхности льда, в закрытых или открытых трещинах или внутри льда. Ледниковые отложения переносились и сортировались этими потоками. После таяния льда полосы, состоящие из песка, гравия, гальки и валунов, образовали извилистые гряды с узкими вершинами и крутыми склонами. Понижения между грядами заняты озерами или торфяными месторождениями. Озам свойственна закономерная ориентировка в направлении движения льдов, поэтому особое внимание должно быть уделено изучению их расположения.

Устанавливается зависимость озов от неровностей древнего рельефа: если озы расположены среди холмисто-моренного рельефа, который формируется на неровностях коренных пород, то они сильно прерывисты и, наоборот, если они залегают среди равнинно-моренного рельефа, на более или менее выравненной постели дочетвертичных пород, они протягиваются на большие расстояния, причем прерываются реже. Строение оза выясняется в поперечных разрезах и описывается состав четвертичных отложений.

Камы — это довольно распространенная форма водноледниковых и ледниковых отложений в северо-западных районах. Они представлены в рельефе округлыми холмами, высотой 10—15 м, при поперечнике в несколько десятков метров, и сложены тонкослоистыми песками, причем слоистость в них не обнаруживает следов смятия ледником, хотя и бывает нарушена оседаниями. Камы редко встречаются в виде изолированных холмов, а чаще сериями, образуя камовый ландшафт. Камы образовались в результате таяния льда, но уже после того, как ледниковый покров рассыпался на ряд отдельных глыб, утративших способность передвижения, т. е. в стадии мертвого льда.

При исследовании камов необходимо проследить изменение литологического состава как в вертикальном разрезе, так и по протяжению холмов.

Зандры — наиболее изученные формы водно-ледникового рельефа. Они образовались потоками, вытекающими из ледника, и состоят из песчано-галечного материала, слагающего обширные равнины. Зандры непосредственно примыкают или к грядам конечных морен, или к наклонным моренным равнинам. Поверхность зандровых равнин местами сливается с поверхностью. вторых надпойменных террас. Вблизи гряд конечных морен материал водно-ледниковых отложений более крупный, а по мере удаления происходит его сортировка, вплоть до отложения глинистых частиц.

Если отложения водно-ледниковых потоков накапливались в пределах древних доледниковых понижений, то образовывались долинно-зандровые равнины (Белорусское Полесье).

При изучении разрезов флювиогляциальных отложений, устанавливают характер слоистости, сортировку, величину и форму обломков. Деятельность русловых водно-ледниковых потоков нередко бывает зафиксирована в диагональной слоистости флювиогляциальных отложений. Методы анализа ее те же, что и для аллювиальных отложений.

Морены. Ледниковые отложения — морены делятся на основные или д о иные и краевые или конечные.

Донные морены состоят из несортированного глинистого или песчаного материала и валунов. По преобладанию песчаных или глинистых частиц различают валунные супесии валунные суглинки. Окраска морен зависит от цвети пород, перетертых льдом; черной морена становится от насыщения ее юрскими глинами; кирпично-красной — от цвета захваченных льдом пермских и триасовых глин; серый цвет морен зависит от насыщения их морскими илами. Кроме того, цвет морены определяется еще процессами выветривания, в результате которых она может быть окрашена в краснобурые тона. Если морена залегает в основании торфяной залежи, то можно проследить переход красноватобурой окраски в зеленовато и синевато-серую под влиянием оглеения. Помимо валунов, в морене наблюдаются крупные включения, представляющие собой глыбы коренных пород, сорванные движущимися льдами. Они типичны для краевой зоны оледенения, но местами встречаются и в донной морене. Внутри моренной толщи передки линзы и прослойки внутриморенных песков, отложенных потоками талых вод.

Донно-моренный ландшафт отличается однообразной поверхностью; плоские повышения и увалы чередуются со слабо выраженными. заторфованными понижениями.

Исследование ледникового комплекса отложений должно сопровождаться геоморфологическим анализом. В этом случае может быть определен генетический тип морены: является ли данная морена конечной, донной или основной; формирует ли она участки холмисто-моренного рельефа или моренную равнину.

Исследование характера слоистости песчаных линз, включенных в морену, особенно важно в случае их смятия, потому что нарушенное залегание — признак морен напора. Образование последних связано с давлением движущегося льда, в результате которого происходит выжимание пород и их нагромождение в виде валов разнообразной формы и величины. В строении морен напора принимают участие как четвертичные, так и смятые коренные породы.

В моренах напора встречаются отторженцы коренных осадочных пород, нередко достигающие больших размеров и перенесенные на расстояние до 200 км. Следует тщательно описывать контактовые взаимоотношения включенных глыб и морены.

Конечные морены накопления, сложенные несортированным ледниковым материалом, встречаются реже. Они отмечают границу ледникового покрова и возникли в период стационарного положения ледникового края.

Тип ледниковых отложений в основании торфяной залежи устанавливается в процессе зондирования.

По расположению в морене валунов можно выяснить направление движения ледника, так как продолговатые валуны своей длинной стороной располагаются вдоль бывшего течения ледника. Измерив ориентировку длинных осей большого количества валунов (60—100 шт.) величиной до 10—15 см в поперечнике, можно определить преобладающее направление. Оно указывает на путь перемещения ледника. Одновременно замеряется направление ледниковых шрамов на валунах в тех же целях, но обычно ледниковая штриховка встречается редко.

Межледниковые отложения. Среди разнообразного комплекса рыхлых четвертичных пород, которые формировались на протяжении межледниковых эпох, особо важную роль играют озерные и торфяные отложения. Межледниковые озера и торфяные месторождения развивались во впадинах моренного рельефа, а в пределах речных долин обычно занимали старицы или притеррасные понижения.

При изучении погребенных озерных осадков и торфяных залежей устанавливается их стратиграфическое положение.

Наиболее полное стратиграфическое расчленение может быть произведено при залегании межледниковых торфяных залежей между двумя моренами, но обнаруживаются они в этих условиях залегания сравнительно редко.

Однако не всегда морены различных оледенений отделены друг от друга типичными межледниковыми отложениями. Местами в районах распространения торфяников они или разделены флювиогляциальными песками или непосредственно соприкасаются, как видно из разреза (фиг. 12—15).

Общая стратиграфическая схема четвертичных отложений


Четвертичный период характеризуется сменой ледниковых и межледниковых эпох. В настоящее время на основании данных пыльцевых анализов, литологии и геоморфологии, выделяются отложения нескольких оледенений и нескольких межледниковых эпох.

В последнее время (1948 г.) детальная стратиграфическая схема четвертичных отложений разработана А.И. Москвитиным.

В ней дано деление и индексировка четвертичных отложений соответственно четырем отделам четвертичной системы.

Схема деления четвертичных отложений по А.И. Москвитину приведена в таблице 12—4.



Из выделенных шести оледенений, пять (окское, днепровское, московское, калининское и осташковское) представлены комплексом ледниковых отложений, а шестое (верхнеминдельское) остается гипотетическим. При составлении стратиграфической схемы автором были произведены сопоставления флор путем сравнения развернутых пыльцевых диаграмм, причем особое внимание уделялось установлению точных стратиграфических соотношений в погребенных торфяных залежах.

Приведенная стратиграфическая схема является самой дробной, в ней нашли отражение все основные геологические события четвертичного периода. При анализе четвертичных отложений в районах торфяных месторождений следует опираться на стратиграфическую схему А.И. Москвитина, ибо она с наибольшей полнотой дает расчленение отложений вюрмской эпохи. Применяя эту схему, можно установить генетическую связь между стратиграфией торфяных залежей и вмещающих пород, тем более, что в ней нашли отражение климатические периоды, восстановленные по данным пыльцевых диаграмм, широко применяемых для обоснования возраста торфяных месторождений.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: