ОГЛАВЛЕНИЕ
2
ВВЕДЕНИЕ...............................................6
ГЛАВА 1. ЗАСОЛЕННЫЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ПОРОДЫ И ИХ ИЗУЧЕНИЕ.............................................11
ЧАСТЬ 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗАСОЛЕННЫХ .МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД.............................20
ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ ЗАСОЛЕННОСТИ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ЗАСОЛЕНИЯ..............20
2.1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД АРКТИЧЕСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ...............................20
2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ЗАСОЛЕНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД................................................33
ГЛАВА 3. УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД НА АРКТИЧЕСКОМ ПОБЕРЕЖЬЕ 44
3.1. УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД................................................44
3.2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД................................................51
3.2.1. ПОБЕРЕЖЬЕ БАРЕНЦЕВА МОРЯ И ЮГОРСКИЙ ПОЛУОСТРОВ 51
3.2.2. ПОЛУОСТРОВА ЯМАЛ И ТАЗОВСКИЙ..................55
3.2.3. АРКТИЧЕСКОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И ЧУКОТКА 58
3.2.4 КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ РАЙОНЫ АЗИИ....................61
3.2.5. АРКТИЧЕСКОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ СЕВЕРНОЙ АМЕРИКИ........62
3.3. РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД АРКТИЧЕСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ.......66
ЧАСТЬ 2. СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, СОСТОЯНИЕ ЗАСОЛЕННЫХ ПОРОД И
ПРОЦЕССЫ ЕГО ИЗМЕІІЕНИЯ................................73
ГЛАВА 4 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАСОЛЕННЫХ МЕРЗЛЫХ ПОРОД..................................................73
4.1. МЕТОДИКА ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.....................73
4.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАННЫХ ПОРОД................74
4.3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ...........78
3
4.3.1. МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.............78
4.3.2. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ СВАЙ........................87
ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА И СТРОЕНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД...............................88
5.1. ХИМИЧЕСКИЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД...............................88
5.2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОРОВОГО РАСТВОРА..............91
5.3. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ........................97
5.4. КРИОГЕННОЕ СТРОЕНИЕ..............................99
ГЛАВА 6. ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СТРОЕНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ ПОРОД ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ................................104
6.1. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НОРОВОМ РАСТВОРЕ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ...........................................104
6.2. ПРОМЕРЗАНИЕ И ПРОТАИВАНИЕ ЗАСОЛЕННЫХ ПОРОД......109
6.3. ФОРМИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОМЕРЗАЮЩИХ ПОРОД...................................113
ГЛАВА 7. ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СТРОЕНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ГРАДИЕНТОВ ТЕМПЕРАТУРЫ, ЗАСОЛЕННОСТИ И МЕХАНИЧГХКИХ НАПРЯЖЕНИЙ... 120
7.1. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ........................120
7.2. ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ВЛАГИ И СОЛЕЙ В МЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ ПРИ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.................................123
7.3. ХИМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ МЕРЗЛЫХ ЗАСОЛЕННЫХ
ПОРОД................................................141
ЧАСТЬ 3. СВОЙСТВА ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ И ФАКТОРЫ, ИХ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ...................146
ГЛАВА 8. СВОЕОБРАЗИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАСОЛЕННЫХ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ...................146
8.1. ПЛОТНОСТЬ ГРУНТОВ И ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ГРУНТА.....146
8.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА........................150
8.3. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ВЛАГИ............................154
8.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА...........163
8 4.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА........................163
32
преобразования можно выделить соответствующие им этапы засоления как одного из процессов, происходящего при литогенезе (табл. 1). При этом выделенная стадия криодиагенсза является, по-видимому, условной. Н.М. Страхов (1962) считает диагенез стадией "внутреннего физико-химического уравновешивания многокомпонентной системы веществ с противоречивыми свойствами", который при низкой температуре подавлен, а изменения первичного осадка после его образования представляют собой разновидность гипергенеза, или выветривания. Кроме того, по мнению ряда исследователей, глинистые минералы не возникают в илах при диагенезе даже вне областей криолитозоны, а привносятся на стадии седиментации. Таким образом, преобразования первичного осадка перед промерзанием в основном заключаются в частичном обезвоживании и уплотнении и возникновении первичных коагуляционных связей по наиболее гидратированным углам и сколам минеральных частиц. Чтобы подчеркнуть отличие субаквального и субаэрального диагенеза, М.С. Швецов (1960) предложил называть последний экзодиагенезом, учитывая также возможное действие промерзания в преобразовании отложений.
При начальном содержании солей в материнских породах на этапе криогипергинеза могут образовываться засоленные элювиальные отложения (табл.1). На этапе криосингснеза образуются различные, преимущественно континентальные генетические типы отложений, а также ваттовые и лайдовые осадки в прибрежно-морских условиях. Большая часть прибрежно-морских, дельтовых, часть аллювиальных и озерных засоленных отложений формируются на этапе криодиагенеза. И, наконец, типичные бассейновые, более глубоководные осадки и русловые отложения крупных рек, а также все отложения, уже испытавшие оттаивание, при условии их начального засоления формируются на этапе криоэпигенеза. На этом этапе образуются также засоленные многолетнемерзлые породы, в которых произошло засоление после формирования отложений - солями одинакового с этими отложениями происхождения или отличного от них.
Таким образом, различным способам образования засоленных многолетнемерзлых пород присущи определенные черты, связанные с особым, как правило, сравнительно быстрым во времени переходом в мерзлое состояние и степенью дифференциации осадочного вещества, которые обусловливают сохранение в составе отложений легкорастворимых солей и другие особенности их состава и строения. Преимущественный путь образования засоленных многолетнемерзлых пород Арктического побережья связан с сии- и эпигенетическим промерзанием морских, прибрежно-морских и других слаболитифицированных отложений, насыщенных первичными или
33
метаморфизованными морскими водами. Соли, содержащиеся в поровых растворах, в условиях перехода осадков в мерзлое состояние при промерзании лишь частично выносятся за пределы формирующихся толщ, а главным образом перераспределяются в них. Формированию высокой засоленности морских и прибрежно-морских отложений способствует низкая отрицательная температура среды, синхронное накопление и промерзание осадков, часто с возможностью промерзания снизу, и слабая степень дифференциации осадочного вещества, отлагающегося в арктических морях и прибрежных условиях.
2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАСОЛЕННЫХ МЕРЗЛЫХ ПОРОД
Классификация обычно разделяет на группы предметы, однородные в каком-либо отношении, равные по рангу, те. это “горизонтальное” разделение. Классификации могут быть построены на любых принципах: морфологических, генетических, временных, пространственных,
количественных и т.д. Классификации облегчают сравнительное изучение близких объектов, подытоживают знания о сходстве и различиях, в том числе о генетическом родстве, наконец, они позволяют изучать сравнительно немногочисленные типы вместо огромного количества индивидуальных объектов (Арманд, 1975). “Наука - это прежде всего классификация” (Пуанкаре, 1906).
Поскольку классифицируются засоленные мерзлые породы, необходимо первоначально сделать строгое определение самого объекта. Обычно в литературе (Вслли, 1990; Дубиков и Иванова, 1990) засоленными называют мерзлые породы, содержащие легко растворимые в воде соли. Однако строгого количественного критерия обычно не приводится. Как правило, ссылаются на СНиП 2.02.04-88, где к засоленным грунтам относятся пески, супеси, суглинки и глины, если их засоленность (отношение веса воднорастворимых солей к весу минеральных частиц в единице объема грунта) превышает соответственно значения 0.1%; 0.15%; 0.2%; 0.25%. Пылеватые пески морского побережья Севера считаются засоленными при засоленности 0.05%. В то же время засоленность талых грунтов определяется по ГОСТ 25100-82 нижним порогом засоленности легко- и среднерастворимыми солями для сцементированных пород - 3%, для несцементированных грунтов - 5%. И.В.Шейкин (1990) справедливо указывал, что в данном случае для загипсованных и некоторых других грунтов засоленность может достигать десятков процентов и определять большие осадки грунтов за счет выщелачивания при эксплуатации сооружений. При этом концентрация насыщения порового раствора средне- и труднорастворимыми солями измеряется долями грамма на литр, что слабо влияет на понижение тем-
- Київ+380960830922