Карстові процеси

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Курсова робота
з дисципліни «Природознавство»
за темою: «Карстові процеси»

ЗМІСТ
Введення
1. Теорія карстових процесів
2. Вивчення і контроль карстових процесів
Висновок
Список літератури

ВСТУП
Карстові процеси поширені виключно широко, за даними Г.А. Максимовича виходи карстівних гірських порід займають близько 50 млн. кв. км, тобто приблизно третину площі суші. Ще недавно карст вважався відносно рідкісним явищем, але це переконання було зруйновано при детальному дослідженні територій, уявлення про які раніше було поверхневим або й зовсім відсутнім. Крім того, початкове уявлення про касти, під яким розумівся голий карст середземноморського типу (в межах колишнього СРСР розвинений в Гірському Криму), було істотно розширене за рахунок вивчення покритого карсту, поширеного на великих платформних територіях, тропічного карсту, карсту в некарбонатних породах. Хоча карст в карбонатах складає приблизно 4 / 5 від усього відомого кількості випадків, гіпсовий карст також має велике практичне значення; найбільші печери в межах колишнього СРСР (на Поділлі) - Оптимістична та Озерна закладені в гіпсово-карбонатних товщах. Невелика частка закарстованих територій припадає на соляній карст. Тому, виходячи з вищевикладеного, тема даної роботи актуальна.
Мета даної роботи - докладно описати карст. На підставі мети в роботі поставлені наступні завдання.
· Дати визначення карсту з різних точок зору.
· Описати карстівних породи та умови розвитку карсту.
· Перерахувати і проаналізувати поверхневі і підземні карстові форми.
· Описати механізм вивчення та контролю карстових процесів.
· Описати натічне-крапельні та кристалічні утворення в печерах.
Робота складається з вступу, двох розділів і висновку.
Перша глава присвячена теорії карстових процесів, друга - аналізу процесу спостереження і контролю за карстами.
У висновку робляться висновки за темою роботи.

1. ТЕОРІЯ КАРСТОВИХ ПРОЦЕСІВ
Швидкість руху підземних вод мала, тому вони впливають на рельєф здебільшого не механічно, а шляхом розчинення гірських порід. Розчиняються вапняки, кам'яна сіль, гіпс і деякі інші породи. Розчиняючи породу, вода утворює порожнини, печери, провали і т.д. Весь цей комплекс процесів і утворюються в результаті їх наземних і підземних форм рельєфу носить назву карст - за назвою плоскогір'я Карст, або Крас (Kras), на північно-заході Балканського півострова [1].
Карстові явища поширені надзвичайно широко. За геологічними умовами приблизно третя частина площі суші земної кулі має потенційні можливості для розвитку. Разом з тим карст істотно впливає на ландшафтні особливості території, її рельєф, стік, підземні води, річки та озера, грунтово-рослинний покрив, господарську діяльність населення.
Дренирующая здатність карсту посилює недолік вологи в посушливих областях і, навпаки, створює більш сприятливі умови для розвитку ландшафтів в областях, надлишково зволожених. Карст веде до деградації вічної мерзлоти, також помітно покращуючи природні особливості території.
Існуючі численні визначення карсту відображають три підходи до цього складного природного феномену.
Географія та геоморфологія розглядають карст як геоморфологічне явище, звертаючи особливу увагу на вивчення карстових форм; геологи бачать в ньому полігенетіческій процес; гідрогеологи та інженери-геологи розуміють карст як єдність чи сукупність процесу і явища.
Проблемами вивчення карсту і його поширенням цікавляться геологи, гідрогеологи, геоморфології, фізико-географи, ландшафтоведов, інженери-проектувальники і будівельники, багато фахівців інших областей знання.
Не всі природні порожнини є карстовими. До них, наприклад, не відносяться:
а) Розкриті тектонічні тріщини;
б) Порожнечі в лавових потоках;
в) Порожнини в гідротермальних і пегматитових жилах.
Карстівних породами є:
· Вапняки (порода, що цілком складається з мінералу кальциту);
Як правило, органогенного походження, утворюються в океанах на значних глибинах, представляють собою вапняні останки морської флори і фауни.
· Мергелі (вапняк із глинистою складовою більш 5%);
· Крейдяні породи (різновид вапняку з останків планктонних водоростей);
· Доломіт, доломітізірованний вапняки (вапняк з домішкою мінералу доломіту СаMg [CO 3] 2);
· Гіпси (порода, що цілком складається з мінералу того ж назви - гіпс СаSO 4 * 2H 2 O);
· Ангідриту (як порода складаються з мінералу ангідриту (безводного гіпсу) CaSO 4);
· Соленосні товщі;
· Конгломерати;
Окатанная галька будь-якого складу, зцементована вапняним цементом з домішкою піску. Розчиняється вапно, а галька виноситься механічно.
· Брекчії;
Відрізняється від конгломерату неокатанностью зцементованих уламків.
· Пісковики (зцементований вапняним цементом пісок різного складу;
· Вулканічні туфи (також містять вапняну складову, яка може легко розчинятися).
У працях Ф.П. Саваренський і Д.С. Соколова показані умови розвитку карсту. [2]
З деякими уточненнями це:
по-перше, наявність розчинної в природних водах гірської породи, як правило (винятком є ​​випадки поверхневого контактного вилуговування) водопроникної внаслідок тріщинуватості або пористості;
по-друге, наявність розчинника, тобто води, агресивної стосовно гірській породі;
по-третє, наявність умов, що забезпечують водообмін, - відтік насиченою розчиненим речовиною води і постійний приплив свіжого розчинника.
Якщо перша умова визначається геологічною будовою місцевості, то друге і частково третій тісно пов'язані з фізико-географічної обстановкою, друге - з кліматом та грунтово-рослинним покривом, третє - з геоморфологічними та гідрологічними умовами крім геологічної структури і гідрогеологічних особливостей.
Руйнування гірських порід пов'язано з наступними факторами:
· Ерозія - механічне руйнування гірських порід водяними потоками.
· Корозія - хімічне розчинення гірських порід водою (у тому числі - біологічна корозія - розчинення гірської породи органічними кислотами та іншими продуктами життєдіяльності).
· Нівація - руйнування гірських порід сніжним покривом.
· Гляціальних процеси - руйнування льодовиками.
· Суфозії - вилуговування розчинних солей грунту і вмиваніе в глибину найтонших нерозчинних часток гірських порід струмами води.
· Гравітаційні процеси (обвали та ін.).
До поверховим карстових форм відносяться Карри, жолоби і рови, лійки, блюдця і западини, улоговини, полья, останці.
Серед карі в генетичному аспекті слід розрізняти:
1. Форми, що виникли на оголеному поверхні розчинної гірської породи.
2. Форми, що утворилися під грунтово-рослинним покривом з наступним його видаленням.
Карри другого типу відомі в багатьох країнах світу. «Класичні вапнякові« бруківки »в Малхеме, а також у Пенинских горах, як вважають, сформувалися під грунтовим покривом, який пізніше був розмитий.
Морфологічно Карри поділяються на желобкові, стінні, лунковие, трубчасті (у вигляді трубкоподібних циліндричних заглиблень у гіпсах), кам'яниці, каррі у вигляді слідів, борознисті, меандровий, тріщинні.
Деякі вчені виділяють структурні Карри, зустрінуті на Алтаї: на крутому вапняковому укосі вироблені карровиє поглиблення в хімічно відносно чистому вапняку, розділені вузькими гребенями, які відповідають сільнокремністим прошаркам [3].
По генезису особливо виділяються желобкові і тріщинні каррі.
Желобкові Карри формуються під впливом тільки атмосферних опадів, в результаті трьох перших фаз розчинення вапняку, без участі четвертої фази, тоді як інші типи Каррів утворюються під дією усіх фаз розчинення: у їх формуванні беруть участь і води, збагачені біогенної вуглекислотою за рахунок зіткнення атмосферних опадів і талих вод з грунтово-рослинним покривом.
Тріщинні Карри відрізняються від інших шляхами видалення розчиненого речовини. Якщо у більшості інших типів Каррів воно здійснюється поверхневим стоком, то при утворенні тріщинних Каррів бере участь і винос розчиненої речовини підземним шляхом, через тріщини.
Виділяють три основні типи карі в Західних Татрах: стокові, тріщинні та егутаціонние. Виникнення останніх пов'язано з дією води, що капає на поверхню вапняку зі сніжних покривів. Стокові Карри поділяються на утворені дощовими водами, талими сніговими і водами, просочуються через грунтово-рослинний покрив. Якщо говорити про характер розчинника, то можна виділити ще Карри, створені річковою водою і морською водою - морські каррі. Зустрічаються лунковие Карри, вони поширені в морському карсті, таким чином, намічається кілька генетичних класифікацій Каррів, в яких передбачається наявність або відсутність прямого або непрямого впливу грунтово-рослинного покриву, враховуючи джерело і характер розчинювальною води, шляхи видалення розчиненого речовини.
Карстові жолоби і рови (більш глибокі і обов'язково з крутими бортами) розвиваються вздовж розкритих тектонічних тріщин (нерідко в результаті розвантаження на крутих схилах), або вздовж тріщин отседанія схилів, або тріщин «бортового відсічі». Вони тягнуться на десятки і сотні метрів, а іноді й на кілька кілометрів, досягаючи різної ширини і глибини. На кінцях вони замкнуті, на дні можуть мати численні заглиблення. Прямолінійні рови у вапняках, розроблені за вертикальним тектонічним тріщинах, шириною 2 - 4 м і глибиною до 5 метрів (У Югославії їх називають богазами).
Серед карстових воронок виділяють три основних генетичних типу:
· Воронки поверхневого вилуговування, або суто корозійні.
Утворюються за рахунок вилуженої на поверхні породи через підземні канали в розчиненому стані.
· Провальні воронки, або гравітаційні.
Утворюються шляхом обвалу склепіння підземної порожнини, що виникла за рахунок вилуговування карстівних порід на глибині і виносу речовини в розчиненому стані.
· Воронки просасиванія, або корозійно-суфозійними.
Утворюються шляхом вмиванія і просідання пухких покривних відкладень в колодязі і порожнини карстівної цоколя, винесення часток в підземні канали і видалення через них у взмученной і зваженому стані.
Поширений і перехідний тип між типами 2-м і 3-м. Крім трьох основних типів і перехідного можуть бути відзначені ще кілька типів. Генетично близькі до воронок поверхневого вилуговування корозійно-ерозійні воронки, що виникають з понори на дні логів або польев. Більш рідкісний тип - воронки, розроблені дією висхідних джерел. Блюдця, западини - це нечітко виражені дрібні воронки.
Воронки всіх генетичних типів, зливаючись своїми краями, утворюють здвоєні, строєні і більш складні ванни і улоговини. Великі улоговини в Югославії називають увалу. Виділяють два основних типи: увалу - складні, що утворилися за допомогою злиття декількох великих воронок (вртача), з рядом заглиблень на дні, і плоскодонні улоговини.
Улоговини можуть відноситься до генетичних типів - поверхневого вилуговування, провальному, просасиванія, а також створеним в комбінації з іншими процесами, наприклад ерозійним. Великі улоговини поверхневого вилуговування часто утворюються за рахунок корродирует дії талих вод сніжних і фірнових плям. Багато з таких улоговин - спадщина перигляціальних умов останньої льодовикової епохи.
Полья за своїм походженням до недавнього часу поділяли на такі види:
· Тектонічні.
· Виниклі шляхом підземного механічного виносу нерозчинної породи, що залягає серед карстівних вапняків або на контакті з ними.
· Утворилися шляхом злиття групи суміжних воронок і улоговин (увалу) при їх зростанні в горизонтальному напрямку.
· Провальні.
Великі улоговини чисто тектонічного походження (грабени, синклінальні прогини) не можна вважати польямі. При утворенні польев обов'язкові вилуговування та винос розчиненого речовини через підземні канали. Тому в першу групу слід включити тектонічно-корозійні і тектонічно-корозійно-ерозійні полья, до яких, ймовірно, відносяться велика частина великих польев Югославії.
Широко поширені полья другого типу, до них відносяться Шаорская і Ахалсопельская улоговини. Полья третього типу зазвичай невеликі, неправильної лопатевої форми характерні не тільки для карбонатного, але і для гіпсового карсту, зустрічаються навіть в платформних умовах.
Карстові останці характерні в основному для вельми зрілих стадій розвитку карсту. Вони численні й різноманітні в швидко розвивається соляному карсті. У карбонатному ж у карсті останці властиві переважно тропічним областям, якщо не мати на увазі дрібні, а також реліктові форми, що утворилися в колишніх тропічних умовах. Для тропічного карсту характерні високі і крутосхильні останці у вигляді стовпів, конусів, плоских веж і більш дрібні конусоподібні і куполоподібні форми. Схили останцов (моготе) можуть бути голими, поборозненими желобкового каррами, або густо одягненими деревно-чагарниковою рослинністю, серед якої на оголених стрімких скелях розвинені стінні каррі. У обривистих стінах зустрічаються гроти, нерідко зі сталактитовими завісами. Усередині останці бувають пронизані печерними ходами. Вважають, що останці утворюються лише в хімічно відносно чистих масивних вапняках. Перехід від поверхневих форм до печер типу гротів представляють навіси і ніші. Природні мости та арки частіше зустрічаються при обваленні стелі печерних тунелів, а іноді і ніш.
Серед підземних карстових форм можна виділити карстові колодязі і шахти, провалля, печери.
Карстові колодязі і шахти - це вертикальні або круто похилі порожнини, що розрізняються між собою за глибиною; до шахт відносяться порожнини глибше 20 метрів , Що досягають декількох десятків, а то і сотень метрів. Порожнини колодязів і шахт можуть бути провальними (гравітаційними); гравітаційно-корозійними, утвореними шляхом вилуговування водою карстівної породи по тріщинах і часткових обвалень.
Карстові провалля представляють собою комбінації природних шахт з горизонтальними і похилими печерними ходами. До них відносяться, зокрема, найглибші карстові порожнини світу, що досягають глибини 1000 метрів і більше.
Більшість карстових печер утворюється при провідній ролі вилуговування, часто при спільній дії розчинення і розмиву гірської породи. При висхідному розвитку земної кори в умовах великої потужності вапнякових товщ і складчастої структури виникають багатоповерхові системи печерних галерей. Відомі значні багатоповерхові печерні системи.
У печерах-льодовиках існують такі крижані натічне-крапельні та кристалічні освіти:
· Залишкові.
Якщо нерозчинна частина карбонатної породи (глинисті і піскуваті частки) не несеться водними потоками, а залишається на місці свого утворення (так звана «Глінка»), то це елювій.
· Обвально-гравітаційні. (Обвали, брили, щебінь.)
· Річкові відклади - алювій, алювіальні. (Пісок, галька, гравій.)
· Кріогенні (продукти льодовикової діяльності, знаходяться в нижніх частинах нівально-корозійних колодязів).
· Біогенні.
· Гуано (тропічні печери), екскременти кажанів, в привходовой частинах - кістки впали тварин, стовбури дерев.
· Хемогенние. Всі види натічних утворень:
а) Сталактити, сталагміти, сталагнати (зрощені в колону сталактит і сталагміт), облицювання стін, завіси, портьєри (якщо джерело розчину не точковий, а лінійний - щілина), палиці, пагоди, медузи, колони, кам'яні греблі, кам'яні водоспади. Всі перераховані форми мають одне походження.
б) макаронини.
Якщо сталактит має сосулькообразную, конічну форму, то макаронини мають по всій довжині (до метра і більше) приблизно однакову товщину. Зерна слагающего його кальциту більші, порожнистий канал в макаронини має діаметр до декількох міліметрів, а у сталактита він дуже тонкий. Сталагміт каналу не має зовсім.
в) кораліти (на заході їх називають ботріоідамі).
Механізм їх утворення до кінця не ясний. Ймовірно, вони утворюються дифузією іонів з навколишніх порід через водні плівки, що конденсуються на стінах порожнин. Зазвичай утворюються на стінках і дні печер.
г) Крісталліктіти.
Пучки добре виражених кристалів кальциту (до перших див), що ростуть з вершин коралітами.
д). геліктити. (Від грецького слова «гелікос» - скручений.)
Сталактит зростає строго по вертикалі, оскільки його зростання контролюється силою тяжіння. Зростання геліктити контролюється не силою тяжіння, а кристалізаційної силою. Кристал представляє собою паралельні ряди атомів і наступний ряд підлаштовується до попереднього. Таким чином, зростання відбувається по осі росту кристалу, яка може бути орієнтована в просторі як завгодно.
Тому, напрямок росту геліктити також не залежить від сили тяжіння. Скручування відбувається через домішки інших атомів. Якщо в шарі однакових атомів з'являється чужорідний атом, то наступний шар не буде паралельний попередньому, і напрямок росту кристала зміниться. Геліктіт представляє з себе зросток паралельних волосоподібних кристалів кальциту або арагоніту.
е) Місячне молоко (moonmilk).
Являє собою зародки кристалів кальциту, зростання яких блокувався адсорбцією іонів магнію поверхнею зародків. Тому вже утворилися мікрокристали далі не ростуть. Але розчин перенасичений карбонатом кальцію і останній повинен випадати в осад. Випадає все нові кристали, зростання яких тут же блокується.
ж) Антоліти.
Голчасті кристали легкорозчинних мінералів (гіпс та ін) на дні висохлих калюж, озер. Характерні для південних, тропічних печер, де вологість не висока і можливо висихання. В умовах Кавказу іноді зустрічаються на значних глибинах, де температура може збільшуватися на 5-10 градусів. У середньому температура порід збільшується на 1 градус на кожні 33 м . глибини.
з) пізоліти (печерні перлини).
Ненатягнуто форма, округлі освіти до 1-2см. в діаметрі на дні підземних озер.
е) Плівки, забереги, облямівки, блюдця - по берегах підземних озер.
Поряд з розчиненням підземні води здатні в певних умовах виносити з гірських порід тверді частинки чисто механічним шляхом. Це процес суфозії. Вона особливо проявляється на виході висхідних джерел напірних вод. Винесення джерелом глини і піску з водоносного шару зменшує поступово обсяг слагающей його породи і викликає тим самим просідання і обвалення частини схилу, розташованої під джерелом.
Осіла порода розмокає і несеться водою. Поступово над джерелом у схилі утворюється напівкругла виїмка з крутими схилами: суфозійних цирк - зазвичай невеликих розмірів. Суфозія на виході підземних вод є одним з істотних факторів, що сприяють виникненню зсувів.
Існують наступні стадії утворення печер:
1. Освіта порожнини.
Відбувається чистий ерозія разом з корозією. Обвали, бурхливі потоки води. Натікання і кристалічні освіти не зустрічаються. Більшість абхазьких печер знаходяться на цій стадії розвитку.
2. Зменшення припливу води, зменшення ерозії.
Вода стікає струменями по стінах печери. Утворюються великі натікання: облицювання стін, пагоди, колони, травертинові греблі, кам'яні водоспади. Багато озер, пізоліти.
3. Приплив води ще менше, по краплях.
Утворюються макарони, тонкі сталактити.
4. Приплив води ще менше.
Вода конденсується з повітря. Відбувається зростання коралітами завдяки дифузії. На кінцях коралітами виникають крісталліктіти.
5. Повне висихання печери. Карст старіє. Реліктовий карст. Печери Криму в більшості своїй знаходяться на цій стадії розвитку.
Перераховані п'ять стадій можуть повторюватися. Відомі печери, де пройшло шість повних циклів. Які-то стадії можуть випадати, розвиток може зупинитися на якомусь етапі.
Інтенсивність карстоутворення залежить від наступних факторів:
1. Рівень грунтових вод.
(Приклад: Московська область, карстівних породи мають потужність до сотні метрів, знайдено похований карст, але сучасний карст практично відсутня. Причина: грунтові води залягають на глибині 5-10м.)
2. Хімічна інертність порід.
Домішки магнію різко знижують інтенсивність карстоутворення. (Приклад: Скелястий хребет в Північній Осетії.)
3. Домішки глинистого матеріалу. Мікротріщини забиваються глинистими частками (кольматацію тріщин). Тому карст не розвивається за Мергелева товщ.
4. Експозиція схилу.
Більш сприятливий північний схил, бо є більше вологість і довше тримається сніговий покрив (більш інтенсивні нівальний процеси).
5. Рельєф.
Особливо сприятливі закриті улоговини, днища з укосами до 15 градусів.
6. Грунти.
Потужність і біологія грунтів впливають на збагачення вод вуглекислотою і, отже, на інтенсивність карстових процесів. Гірські чорноземи, гірські лісові грунти особливо сприятливі. Несприятливі скелетні малопотужні грунти.
7. Механічні властивості порід. Тріщинуватість, нашарування.
(Приклад: Арабіка. Карст особливо інтенсивний на ділянках, де пласти вапняку залягають крутопохилих або навіть субвертикальних.)
8. Кількість опадів. Клімат. Інтенсивність випаровування. Нівація.
(Приклад: Кавказ. Області потужного карстоутворення знаходяться на висотах від 1000 до 2200м. Нижче надто сухо, вище - велику частину року не сходить сніговий покрив.)
2. ВИВЧЕННЯ І КОНТРОЛЬ КАРСТОВИХ ПРОЦЕСІВ
Внаслідок карстово-суфозійних процесів і явищ зменшується стійкість геологічного середовища, що призводить до катастрофічних наслідків (просідання, провали, деформації споруд).
У РФ карстові процеси широко розвинені в Архангельській, Ленінградській, Московській, Тульській, Курської, Нижегородської, Воронезькій областях, республіках Башкортостан, Татарстан, Марій-Ел, Мордовія, Пермської, Самарської і Свердловській областях.
Підвищена небезпека виникнення надзвичайних ситуацій, викликаних активізацією карстових процесів, характерна для урбанізованих територій, що зазнають техногенне підтоплення. За прогнозами МНС Росії в 2005 році небезпечні прояви карстових процесів висока в м. Москва, Казань, Уфа, Самара, Перм,. Нижній Новгород, Дзержинськ, Стерлітамак, Соликамск, Павлово і Кунгур, причому їх активізація викликається, як правило, недотриманням норм будівництва і експлуатації міських підземних комунікацій, а також нераціональної підземної розробкою корисних копалин.
Вивченням карстово-суфозійних явищ займається екогідрогеофізіка.
Для вивчення стійкості геологічного середовища перед геофізикою ставляться такі завдання:
· Виділення регіонів, де зустрічаються розчинні породи, оцінка літології і потужності перекривають порід, самих карстівних порід і глибини залягання базису корозії, тобто поверхні скельних порід, нижче якої немає карстових порожнеч.
· Вивчення гідрогеологічних умов: наявності водоносних і водотривких порід, пластових і тріщини-карстових вод, їх мінералізації, динаміки (швидкостей руху та фільтрації).
· Виявлення тріщини-карстових зон, окремих карстових форм, порожнин і т.п.
· Оцінка динаміки карстово-суфозійних процесів і стійкості закарстованих територій.
Можливість вирішення поставлених завдань геофізичними методами визначається різницею геофізичних властивостей закарстованих скельних порід в порівнянні з тими ж породами, але не порушеними карстовими процесами (нижче базису корозії), і перекривають, як правило, піщано-глинистими породами. Закарстованих породи, незважаючи на наявність у них порожнин, заповнених повітрям, відрізняються, тим не менш, зниженими питомими електричними опорами і швидкостями розповсюдження пружних хвиль, існуванням аномалій природного електричного поля, підвищенням гамма-активності. Це пояснюється наявністю в них глинистих порід і тріщини-карстових підземних вод, що характеризуються зниженими питомими електричними опорами, а часто і швидкостями пружних хвиль. Глинисті породи підвищують гамма-активність, вимірювану при гамма-зйомках, а тріщинуваті - альфа-активність, вимірювану при еманаційним (радонової) зйомці.
Вирішення першого завдання проводиться геофізичними методами, використовуваними для картування. В умовах круто шаруватих середовищ застосовуються методи гравиразведки, магніторозвідки, електромагнітного профілювання (методами природного поля (ЄП), опорів (ЕП), низькочастотного (НЧП) та високочастотного (РВП)), гамма-і еманаційним зйомки. В умовах горизонтально і полого залягають порід використовуються електромагнітні зондування (вертикальні (ВЕЗ), частотні (ЧЗ) або становленням поля (ЗС) або інші), а також сейсморозвідка методом заломлених (МПВ) та відображених (МОВ) хвиль.
Рішення завдань також проводиться одиночними або режимними електромагнітне профілювання, сейсморозвідкою МПВ. За допомогою свердловинних геофізичних досліджень вивчаються фізичні властивості гірських порід навколо свердловин і між свердловинами, визначаються швидкості руху та фільтрації підземних вод. Застосування не менше двох методів, наприклад одного електророзвідувальних і одного сейсмічного, може дати більш достовірне рішення поставлених завдань.
Як приклад ефективності свердловинних геофізичних досліджень при вивченні карстово-суфозійних процесів можна навести результати режимних спостережень на території м. Москви, проведені в рамках Програми моніторингу геоекологічних процесів у місті Москві на 2004-2005 рік. Розглянемо цю програму детальніше.
Багаторічна господарське освоєння території міста Москви істотно змінило гідрогеологічні умови і викликало активізацію несприятливих геологічних процесів, що порушують екологічну стійкість довкілля міста. Сумарна площа карстово-суфозійних ділянок на території міста складає 15 квадратних кілометрів.
Багатошарова будова товщі порід у верхах зони прісних вод, її мала потужність і відсутність стримуючих глинистих шарів у покрівлі карстівних порід у межах надрічкової частині міської території визначають необхідність ведення спостережень за зсувними і карстовими процесами в долинному комплексі річки Москви та деяких її приток за пріоритету організації стаціонарних інструментальних спостережень на ділянках прояву активних глибоких зсувів, а також ділянках з поверхневими формами прояву карсту.
Багаторічний (з 1974 року) досвід спостережень за карстовим процесом показав, що велике практичне значення для прогнозування можливих провалів мають топографо-геодезичні вимірювання осідання поверхні та візуальні спостереження за деформаціями будівель і земної поверхні.
Таким чином, розвиток небезпечних процесів у геологічному середовищі міста потребує постійного моніторингу.
Для організації моніторингу вивчення і прогнозування карстово-суфозійних процесів спроектована нова мережа, яка включає 16 кущів ярусно розташованих свердловин (по 3 свердловини в кущі) та 11 одиночних свердловин. Необхідність створення нової мережі пов'язана з особливими вимогами до зоні їх розміщення та характеристиками свердловин по глибині. Розташування свердловин орієнтується на ділянки знаходження переуглубленних долин, глибина складає близько 100 м .
Перелік вимірюваних параметрів і періодичність спостережень для моніторингу карстово-суфозійних процесів включає такі параметри як рівні, температура, Ca, Mg, Na + K, HCO3, SO4, Cl, CO2 (своб.), O2, pH, загальна мінералізація, загальна жорсткість, углекислотная і сульфатна агресивність, Sr, органолептичні властивості, мікробіологічний склад, гелієва зйомка.
Цікавим також при вивченні та контролі карстових процесів є досвід створення геоінформаційної системи (ГІС).
Геоінформаційні системи з кожним роком набувають все більш важливе значення для географічної науки. Це пояснюється простотою використання даних технологій і наростаючої багатофункціональністю, що створюються.
Застосування геоінформаційних систем, дозволяє уникнути деяких недоліків, раніше використовуваних кількісних методів. Вони, зокрема, дають можливість значно заощадити час проведення досліджень, дозволяють позбавитися від помилок, пов'язаних зі складними розрахунками, а найголовніше, - швидко і якісно візуалізувати отримані результати, втіливши їх у тематичну географічну карту, графік, або ж представивши цифрову інформацію в вигляді результуючих таблиць.
Використання ГІС-систем у вивченні карсту, - справа відносно нове, хоча вже є деякі напрацювання. Основним недоліком цих робіт є використання стандартних «фабричних» ГІС, які страждають шаблонністю, так як при розробці перших систем, основний упор робився саме на модульність оболонки. Зрозуміло, ці ГІС дозволяють виробляти дуже якісний матеріал, але варто враховувати той факт, що вони не призначені для вивчення конкретної території і конкретного процесу.
Основні складові ГІС - це тематична і функціональна частина.
Тематичну частину можна підрозділити на основні тематичні бази даних та супутні. Для пропонованої системи основними тематичними базами будуть ті дані, які відповідають цифрової проекції умов карстоутворення, - тобто генетичним факторам. Супутні бази даних відображають фактори, що впливають на протікання карстового процесу.
Функціональна основа являє собою машинну реалізацію моделі процесу, з усіма алгоритмами і функціями. У функціональну частину також входить топографічна основа.
Топографічна основа для ГІС-систем є найважливішою складовою, на яку може накладатися будь досліджуваний процес чи об'єкт, і саме існування ГІС обумовлено наявністю топографічної основи, як елемента створюваного електронного географічного простору.
Як для будь-якого з екзогенних процесів, для карсту існують необхідні умови його виникнення в разі, якщо вони мають категорією «достатності». У зв'язку з цим, методологічною основою для розробки тематичної бази «ГІС-Карст» є уявлення Д.С. Соколова [4] про чотири основні умови розвитку карсту. (Наявність: 1 - карстівних порід, 2 - їх водопроникності, 3 - рухомих вод, 4 - і їх агресивності по відношенню до вміщає породам.)
Будучи, по суті, абстрактними поняттями, основні умови об'ектівізіруются конкретними факторами природного середовища. Однак, зі всього різноманіття факторів, що представляють ту чи іншу умову, необхідно виділити провідні або визначальні чинники, які повинні відповідати наступним вимогам: оцінюватися кількісними параметрами, враховувати основні властивості умови і виражатися на площі, тобто надавати можливість картографування об'єктів.
Провідні фактори, відображаючи просторову і часову мінливість карстового середовища, можуть бути основою інженерно-геологічних, гідрогеологічних та інших оцінок і прогнозів. У цьому полягає можливість створення у функціональній частини ГІС оціночно-прогнозного або обладнання не потрібно.
Фактори, що відображають перша умова розвитку карсту, - наявність розчинних порід, - об'єднуються в геологічній базі даних, в яку входить:
· Поширення карстівних порід по площі і в розрізі.
Основна увага приділяється сполученням карстівних і некарстующіхся порід. У електронно-картографічної частини будуються геологічні карти і розрізи.
· Потужність карстівних порід.
Від потужності залежить розвиток глибинного карсту;
· Дислокування і неотектонічних режим карстових масивів, які визначають, при достатній потужності вапняків, розміри карстових печерних і гідрогеологічних систем;
· Літологічні особливості карстівних і некарстующіхся порід розвинених в регіоні;
· Хімічний склад гірських порід.
Від чистоти вапняків залежить ступінь їх карстуемості, а від наявності некарстующіхся порід, можливість надходження концентрованого поверхневого стоку з області їх розвитку. Створюються літологічні карти і база даних хімічних аналізів карстівних порід.
Друга умова - наявність водопроникності карстівних порід представлено геолого-структурної і тектонічної базою даних. Сюди входять такі фактори:
1. Умови залягання порід.
При достатніх кутах падіння порід міжпластові тріщини стають водопоглинаючі;
2. Тектонічна тріщинуватість.
3. Літогенетіческая тріщинуватість і тріщини кори вивітрювання.
4. Тектонічні розриви різного рангу.
Будуються тектонічні і геолого-структурні карти, локалізовані діаграми - троянди тріщинуватості та ін
5. Типи карстових колекторів: поровий, тріщинно-карстовий, карстовий та ін
Третє і четверте умова, - наявність рухомих агресивних вод, об'єднуються в гідролого-гідрогеологічну базу даних:
1. Інфільтраційні води.
2. Інфлюаціонние води.
3. Конденсація в карстових і тріщинно-карстових колекторах.
4. Гідрологічні дані, що характеризують поверхневий і підземний стік - шар стоку, норма стоку, коефіцієнт стоку, модуль стоку, водний баланс та ін Будуються гідрологічні та гідрогеологічні карти, мікрокліматичні бази даних та інше
5. Структурні умови карстових масивів.
6. Геоструктурному позиція закарстованих територій визначає формування гідрогеологічних басейнів і масивів карстових вод [5], їх межі, поверхневі і підземні водозбори, гідрогеологічну зональність і швидкості фільтрації карстових вод.
7. Режим карстових вод.
8. Розвантаження карстових вод: перетік у сусідні водоносні системи, карстові джерела, субмарина і руслова розвантаження.
9. Мінералізація карстових вод.
10.Хіміческій склад і карбонатна ємність для вапнякового карсту.
11.pH і мінералізація води.
12.Налічіе домішок, які змінюють розчинювальну здатність вод та ін
Результатом карстового процесу є поверхневі і підземні карстові форми:
· Поширення;
· Морфологія;
· Генезис;
· Відкладення;
· Палеогеографія;
· Археологія та
· Використання карстових форм складають базу даних карстових явищ.
Далі створюються карти поширення та щільності поверхневих і підземних форм і приводяться описи, плани і розрізи карстових порожнин.
При створенні тематичного блоку ГІС, крім основного, важливо раціонально побудувати і супутній набір баз даних. У кожному конкретному випадку, залежно від природних умов території, антропогенного навантаження та характеру господарського освоєння, а також цілей і завдань створюваної «ГІС-Карст», перелік супутніх баз може змінюватися в досить великому діапазоні.
Розглянемо особливості баз даних ГІС. База даних - це сукупність відомостей, що описує деяку систему. При їх створенні слід враховувати методи, завдяки яким база буде виводитися для перегляду і редагування. Бажано реалізувати функції, які будуть проводити сортування даних, їх вибірку, перехід між полями і записами, збереження внесених змін. Нарешті, слід вибирати формат бази даних, виходячи з конкретно поставленої задачі.
Програмування графіки для ГІС-програми - чи не самий складний момент. Створення електронно-цифрового способу географічної карти вимагає надзвичайно високої точності. Звичайно, картку можна просто відсканувати і вставити в програму, але в цьому випадку втрачається сам сенс інформаційної системи. ГІС, як правило, створюється для зручності проведення подальших досліджень. Тому творець системи повинен реалізувати якомога більше можливостей для аналізу графічної інформації. Передбачається, що повинна бути використана багатошаровість у поданні карт, тобто накладення географічних карт один на одного. Повинні бути реалізовані можливості для побудови нових синтетичних карт, виходячи з результатів пошарового аналізу. Наприклад, після накладення таких шарів, як шар новостворених карстових форм і шар всіх відомих карстових форм, бажано, щоб система могла побудувати карту активності карстового процесу в цілому.
Впровадження ГІС у виробництво протікає в нашій країні досить повільно. Але, беручи до уваги зарубіжний досвід у створенні геоінформаційних систем, слід зазначити, що управління регіонів за допомогою ГІС дозволяє економити набагато більші кошти і значно підвищує оперативність прийнятих рішень.

ВИСНОВОК
На підставі проведеної роботи можна зробити наступні висновки:
До визначення карсту існують три підходи: з точки зору геоморфологічного явища, полігенетіческого процесу і як сукупність цих процесів і явищ.
До основних карстівних порід відносяться:
· Вапняки;
· Мергелі;
· Крейдяні породи;
· Доломіти;
· Гіпси;
· Ангідриту;
· Соленосні товщі;
· Конгломерати.
Існують три основні умови розвитку карсту: наявність розчинної гірської породи; наявність розчинника; наявність умов, що забезпечують водообмін.
Виділяють поверхневі і підземні карстові форми. До поверховим карстових форм відносяться Карри, жолоби і рови, лійки, блюдця і западини, улоговини, полья, останці. До підземних - карстові колодязі і шахти, провалля, печери.
Карстові процеси зменшують стійкість геологічного середовища. Для спостереження за карстовими процесами використовуються методи гравиразведки, магніторозвідки, електромагнітного профілювання, електромагнітного зондування, сейсморозвідки. За допомогою свердловинних геофізичних досліджень вивчаються фізичні властивості гірських порід навколо свердловин і між свердловинами, визначаються швидкості руху та фільтрації підземних вод. Застосування не менше двох методів, наприклад одного електророзвідувальних і одного сейсмічного, може дати більш достовірне рішення поставлених завдань.
В останні роки для вивчення та контролю карстових процесів створюються геоінформаційні системи (ГІС).

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Гвоздецький Н.А. Карст. М.: 1981.
2. Гвоздецький Н.А. Питання загального карстововеденія. М. 1950
3. Гвоздецький Н.А. Карстові ландшафти. М. 1979.
4. Гвоздецький Н.А. Проблеми вивчення карсту і практика. М. 1972
5. Дублянська Г.Н., Дублянський В.М. Теоретичні основи вивчення парагенезиса карст-підтоплення. - Перм: ПГУ, 1998.
6. Дублянський В.М., Кікнадзе Т.З. Гідрогеологія карсту Альпійської складчастої області півдня СРСР. - Наука, 1984.
7. Дублянський В.М., Клименко В.І., Михайлов О.М. Провідні чинники розвитку карсту і бальна оцінка його інтенсивності / / Інженерна геологія, № 2-1990.
8. Максимович Г.А. Основи карстознавства. Перм: Наука, 1963.
9. Соколов Д.С. Основні умови розвитку карсту. - М.: Госгеолтехіздат, 1962.


[1] Гвоздецький Н.А. Карст. М.: 1981, стор 10.
[2] Соколов Д.С. Основні умови розвитку карсту. - М.: Госгеолтехіздат, 1962. Стор. 231.
[3] Максимович Г.А. Основи карстознавства. Перм: Наука, 1963.
[4] Соколов Д.С. Основні умови розвитку карсту. - М.: Госгеолтехіздат, 1962. Стор. 269.
[5] Дублянський В.М., Кікнадзе Т.З. Гідрогеологія карсту Альпійської складчастої області півдня СРСР. - Наука, 1984. Стор. 255.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Курсова
81.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Карстові явища
Процеси сертифікації
Патофізіологічні процеси
Психофізичні процеси
Гідрологічні процеси
Інформаційні процеси
Пізнавальні процеси
Процеси в теплотехніці
Процеси організації
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru