ПЕРМЬ 2012
ОСНОВЫ КРИОГЕНЕЗА ЛИТОСФЕРЫ
А.К.Алванян
Курс лекций
СОДЕРЖАНИЕ
ЛЕКЦИЯ 1. Общие положения и современное состояние криолитогенеза.Объект, задачи и составные части криолитологии | |
ЛЕКЦИЯ 2. Состав и строение мерзлых пород. Особенности органо-минерального и химического состава мерзлых пород | |
ЛЕКЦИЯ 3. Криогенные геологические процессы и явления. Классификация процессов и явлений | |
ЛЕКЦИЯ 4. Текстурные особенности мерзлых пород | |
ЛЕКЦИЯ 5. Структурообразование в промерзающих и протаивающих породах | |
5.1. Структурные связи и типы контактов в мерзлых породах | |
ЛЕКЦИЯ 6. Зональные и региональные особенности геокриологических условий территории РФ на современном этапе. Распространение ММП и пространственное изменение их среднегодовых температур | |
6.1. Строение криолитозоны и пространственная изменчивость её мощности | |
6.1.1. Субаэральная криолитозона | |
6.1.2. Субмаринная криолитозона | |
6.1.3. Субгляциальная криолитозона | |
ЛЕКЦИЯ 7. Распространение основных типов сезонного оттаивания и промерзания пород | |
ЛЕКЦИЯ 8. Физические, механические, воднопрочностные и теплофизические свойства мерзлых грунтов | |
8.1. Физические свойства мерзлых грунтов | |
8.1.1. Льдистость грунтов | |
8.1.2. Определение количества незамерзшей воды и льдистости по физическим характеристикам | |
8.1.3. Влажность мерзлых грунтов | |
8.1.4. Засоленность грунтов | |
8.1.5. Плотность скелета грунтов | |
8.1.6. Расчет физических характеристик грунта | |
8.1.7. Расчетные физические характеристики Объемная масса скелета мерзлого грунта | |
8.1.8. Коэффициент пористости | |
8.1.9. Относительная плотность мерзлых песчаных грунтов | |
8.1.10. Определение объемной массы несвязных грунтов при максимальной и минимальной плотности | |
8.1.11. Определение объемной массы по объему вытесненной жидкости | |
8.1.12. Определение пределов пластичности | |
8.2. Механические свойства мерзлых грунтов | |
8.2.1. Сопротивление мерзлых грунтов сдвигу | |
8.3. Воднопрочностные свойства мерзлых пород | |
8.4. Теплофизические свойства | |
Список литературы |
ЛЕКЦИЯ 1. Общие положения и современное состояние криолитогенеза. Объект, задачи и составные части криолитологии
Объектом исследования криолитологии являются мерзлые или бывшие в мерзлом состоянии осадочные горные породы. Скопление льда и снега рассматриваются как горные породы, а лёд – как специфический минерал.
Имеется существенная взаимосвязь криолитологии с грунтоведением, инженерной геологией и гидрогеологией, поскольку этими дисциплинами накоплены фундаментальные результаты по взаимодействию горных пород с подземными водами, данные по составу, строению и свойствам осадочных пород и их диагенетическим преобразованиям.
Диагенез –«перерождение» (превращение осадка в осадочную породу) как этап физико-химического уравновешивания осадка, представляющего собой первоначально неравновесную физико-химическую систему, сильно обводненную и богатую органическим веществом как живым (бактерии), так и мертвым.
Кроме того, криолитология обладает и своими собственными методами: мерзлотно-фациальный, мерзлотно-формационный, мерзлотно-стадиальный анализы. Цель данной дисциплины – изучение геологических закономерностей образования и развития состава, строения и свойств осадочных сезонно- и многолетнемерзлых пород. В качестве основных задач, отражающих одновременно и основные направления (составные части) криолитологии, можно выделить следующие:
1. Определение вещественного состава, структурно-текстурных особенностей и физических свойств мерзлых осадочных пород (петрография осадочных пород).
2. Изучение генетических типов и фаций мерзлых осадочных пород с целью установления генезиса, а также механизма и ландшафтно-геоморфологических условий образования осадка (мерзлотно-фациальный анализ).
3. Исследование формаций (комплексов фаций) осадочных мерзлых пород, т.е. географических и геологических условий образования осадков в криолитозоне (мерзлотно-формационный анализ).
4. Изучение истории формирования мерзлой осадочной породы, т.е. особенностей седиментогенеза и преобразования осадка в породу в процессе выветривания, переноса, континентального и бассейнового осадконакопления и последующего диагенеза (мерзлотно-стадиальный анализ).
5. Изучение размещения на планете и эволюции криогенного типа литогенеза на современном этапе и в прошлые геологические эпохи (региональная и историческая криолитология).
Формация -сообщества геологических тел (слоев и т.д.), объединяемые в парагенетическом, стратиграфическом или в каком-либо ином отношении.
Седиментация- образование всех видов осадков в природных условиях путем перехода осадочного материала из подвижного или взвешенного состояния (в водной или воздушной среде) в неподвижное (осадок).
Седиментогенез(образование осадка) – выпадение осадка от первого момента его пребывания на дне водоема до наступления стадии диагенеза, т.е. до наступления такого момента, когда между средой в осадке и водой в бассейне седиментации не наступит геохимическое противоречие.
На базе отмеченных выше пяти направлений формируется ещё одно направление в изучении осадочных мерзлых пород – учение о криолитогенезе. В круг непосредственных задач, определяющих соответствующие направления исследования, входят три проблемы:
1. Изучение частных и общих закономерностей формирования дисперсности и химико-минерального состава, структурно-текстурных особенностей, строения и свойств сезонно- и многолетнемерзлых осадочных пород, т.е. установление общих законов развития химических, физико-химических, физико-механических и геолого-географических процессов на всех стадиях криолитогенеза.
2. Выделение типов, видов и разновидностей криолитогенеза, изучение закономерностей их размещения на планете в настоящее время и в древние эпохи, и разработка теории эволюции криолитогенеза в истории Земли.
3. Исследование самых общих законов и особенностей формирования и последующего стадиального преобразования в криолитозоне химико-минерального состава различных фаций и формаций осадочных пород в целях выявления закономерностей размещения полезных ископаемых в осадочных горных породах.
Любые горные породы, имеющие -t0С или нулевую температуру и содержащие в своем составе лед, называются мерзлыми.
Любые горные породы (маловлажные сыпучие пески, гравий и галечники, сухие скальные и полускальные, а так же породы, насыщенные минерализованным H2O), имеющие -t0С, но не содержащие в своем составе лед, называются морозными.