Ледниковые отложения

Ледниковые отложения образуются в периоды летнего таяния снега и льда, когда количество талых вод увеличивается и в приледниковые озера сносится различные по крупности и составу обломочного материала.

В тех случаях, когда рельеф местности имеет уклон к краю ледника, валы конечных морен и масса еще нерастаявшего льда создают подобие естественной плотины. Талые воды, стекающие по поверхности ледника, подпруживаются и образуют приледниковое озеро. В периоды летнего таяния количество талых вод увеличивается и в приледниковые озера сносится достаточно крупный обломочный материал, главным образом пески различной крупности.

При снижении количества поверхностных вод в более холодные периоды сносятся только наиболее мелкие пылеватые и глинистые фракции.В зимнее время происходит постепенное медленное оседание самых тонких глинистых частиц, взвешенных в озерной воде.Вследствие сезонности в осадконакоплении в отложениях ясно видна тонкая слоистость. Каждый годичный слой состоит из прослойки песка и прослойки глины.Такие отложения называются ленточными глинами ( смотри рисунок-1).

Рисунок-1.Схема образования ленточных глин в приледниковых озерах.

В толщах ленточных глин можно обнаружить до нескольких сотен годичных слоев. Кроме ленточных глин в приледниковых озерах могут откладываться мелкие пески, у которых ясно выражены отсортированность и горизонтальная слоистость.Отложения в приледниковых озерах называют озерно-ледниковыми или лимногляциальными.Талые воды текущие по поверхности ледника, иногда образуют достаточно большие и разветвленные потоки.До конца ледника такие потоки не доходят.

Встречая на своем пути ледяные трещины или ими же вырытые вертикальные шахты -ледниковые мельницы, надледные воды стекают вниз на дно ледника, где соединяются с водами от боковых ручьев, стекающих со склонов и талыми водами, возникающими внутри ледника.Под действием талых подледниковых вод в ложе ледника образуется сеть каналов, по которым вода стекает вниз к концу ледника.Выходы вод образуют в краях ледника так называемые ледниковые ворота.

Подледниковые воды несут большое количество различных мелких обломков, вымытых ими из донной морены и ледникового ложа.В отдельных случаях содержание минеральной извести доходит до 12-13 кг/м3. Выходя из -под ледников, воды растекаются широким веерообразным шлейфом, а принесенные ими осадки образуют отложения, которые называются флювиогляциальными ( водно -ледниковыми). Флювиогляциальные отложения образуют особые формы рельефа, называемые зандрами, озами и камами.

Зандры или зандровые (песчаные) поля, образуют пологоволнистые равнины с уклонами вблизи ледника около 8-10 градусов и далее выполаживающиеся под углами , не превышающими 3-4 градуса. Материал слагающий зандровые поля, более или менее отсортирован. В непосредственной близости к моренам откладываются более крупные фракции: галька, гравий, крупный песок; далее, на равнине-пески меньшей крупности, без примеси гальки или гравия; еще дальше, там, где скорость воды ничтожна -самые мелкие пылеватые и глинистые частицы.

В отложениях, слагающих зандровые поля, отмечается не только отсортированность, но и слоистость.Озы -это гряды, сложенные гравийно-галечниковым материалом. Они имеют вид узких извилистых валов, протягивающихся иногда на 30-40 км при ширине основания в среднем 40-100 м и гребня 4-5 м.Высота оза обычно от 25 до 30 м, однако встречаются озы высотой до 100 м. Крутизна склонов 30-40 градусов. Иногда озовая гряда распадается на цепь отдельных озовых холмов.

Галечниково-гравийно-песчаная смесь, составляющая озы, обычно хорошо промыта и мало отсортирована. Слоистость в озах неправильная, часто диагональная.Валунные глины и валуны, как правило не встречаются. Крамы, в отличие от оз, представляют собой небольшие холмы, расположенные без какой либо установленной закономерности.Сложены камы слоистыми хорошо отсортированными песками, с примесью крупнообломочного материала гравия, гальки и даже небольших валунов.

Присутствие тонких глин позволяет предполагать, что камы образовались уже в условиях неподвижного льда, на поверхности которого при быстром его таянии появились различные котлованы, заполнявшиеся водой и превращавшиеся в небольшие озера. Воды, стекающие в них с повышенных точек рельефа, приносили неоднородный обломочный материал, в том числе и глинистый. Наличие валунов объясняется непосредственным вытаиванием из ледовой массы. После окончания вытаивания весь принесенный материал осаждается на поверхности основной морены, образуя разрозненные группы холмов.

Древние оледенения

В истории Земли были периоды резких изменений климата. В период похолоданий значительные участки земной поверхности покрывались льдами -происходило грандиозное наступление ледников, сопровождавшееся образованием движущихся и неподвижных морен и флювиогляциальных отложений. Периоды похолоданий сменялись периодами потепления. Ледники быстро отступали, а морены, потеряв свою движущую силу, откладывались на всем пути отступания.

Периоды наступания таких крупных оледенений называют великими оледенениями или ледниковыми веками, а периоды отступания -межледниковыми веками или межледниковьями. Древние оледенения занимали территории, примерно в 3 раза больше, чем площади, занятые современными ледниками.В Европе центрами оледенений были Скандинавия, Новая Земля и Северный Урал. Высокогорные цепи Альпийских и Кавказских гор давали начало ледникам, спускавшимся далеко в равнины. В северной Америке центры оледенений были приурочены к Кордильерам, к западу от Гудзонова залива и о.Лабрадор.

Растекаясь от центров оледенения, ледники доходили примерно до 50 ° с.ш.В Англии -до Лондона, в Германии -до северных склонов Гарца, Саксонских и Исполинских гор.Ледниковый покров занял территорию Польши, а в пределах европейской части Советсткого Союза спускался двумя языками по долинам Дона и Днепра, далее граница его поворачивала к северу вдоль Приволжской возвышенности и пересекла Волгу в районе Васильсурска.

Новоземельские, скандинавские и североуральсткие льды соединялись в один мощный покров. Таким было самое большое из оледенений.Другие оледенения занимали меньшие площади и заканчивались в более высоких широтах. Сопоставления оледенений в Западной Европе( так называемая альпийская схема ) и оледенений на Русской равнине( так называемая альпийская схема) и оледенений на Русской равнине( так называемая русская схема) видны из таблицы -1.

Таблица-1. Сопоставление древних оледенений на территории Западной Европы и Русской равнины

Приведенная в таблице -2 схема оледенений является в известной степени условной, так как количество оледенений и их границы еще окончательно не установлены. Так, К.К. Марков считает, что на Русской равнине было пять оледенений : Валдайское, Московское, Днепровское, Окское и Нижнеберезинское . А.И. Москвитин, полагает что после Москоского оледенения было не одно, Валдайское, а два: Осташковское и Калининское.Окское оледенение А.И. Москвитин считает более правильным назвать Березинским, а Нижнеберезинское -Окским и пр.

 

Таблица-2. Сопоставление оледенений на Русской платформе:

 

Самым большим из всех оледенений, по всем данным, было Днепровское , южная граница которого проходила по Днепру в районе Херсона.Сравнительно хорошо изучены древние оледенения, происходимшие не более миллиона лет назад.Геологические исследования показывают что оледенения происходили и в более древние геологические эпохи. Древнейшие морены находят в Индии, Африке и Австралии. Отложения древнейших морен обычно сильно уплотнены, иногда сцементированы или перекристаллизованы; эти породы получили название тиллитов.

Рисунок-1. Пример залеганий отложений ледникового комплекса:

1-супесь серовато-желтая тонкопесчанистая с кирпичным щебнем ; 2- песок коричневато-серый мелко-и разнозернистый глинистый с гравием и щебнем; 3- песок желтый и серый, разно- и мелкозернистый глинистый; 4-суглинок буровато-желтый грубый со щебнем и валунами кристаллических пород; 5-песок серый мелко- и разнозернистый глинистый; 6-песок серый мелкозернистый с гравием и галькой; 7-галька, щебень и гравий кристаллических пород с разнозернистым песком ; 8-суглинок серый, тонкопесчаный слабослюдистый; 9- супесь серовато-желтая с зеленым оттенком тонкопесчанистая; 10-дочетвертичные ( коренные) породы.

Отложения древних оледенений в основном сходны с отложениями современных ледников, с учетом, конечно, тех преобразований, которые были внесены временем и геологическими условиями их существования.( рисунок-1).Ледниковые образования каждого из древнейших оледенений обычно отделены от образований последующего оледенения толщами межледниковых отложений. В межледниковые века сушка часто затапливалась морями, поэтому межледниковые отложения бывают представлены морскими песками и суглинками, реже тонкослоистыми озерными глинами.

В эти же периоды на непокрытых морем участках в результате эрозии разрабатывались широкие долины.Поэтому, чем древнее оледенение, тем больше его отложения оказываются переработанными и переотложенными.В отложениях древних олеенений могут наблюдаться отторженцы-большие глыбы коренных пород, оторванных ледником при его движении и перенесенных на большие расстояния. Наряду с отторженцами в составе морен могут оказаться карманы, заполненные слабоуплотненными водонасыщенными породами.

Карманы образуются в тех случаях, когда движущаяся морена перекрыла небольшие углубления, заполненные свежими наносами.Вследствие наличия отторженцев, крупных валунов и участков, ослабленных карманами, моренные отложения могут быть неоднородны по простиранию.На одной и той же площадке могут оказаться как ослабленные участки, так и массивы отторженцев. Это обстоятельство требует повышенной тщательности инженерно-геологических исследований для строительства.

Инженерно-геологическая характеристика отложений ледникового комплекса

Под отложениями ледникового комплекса понимаются отложения моренные, флювиогляциальные и лимногляциальные. Все они обычно залегают непосредственно под почвенным покровом и служат средой для устройства различных подземных частей сооружений. В.А. Приклонский отмечает, что эти отложения в силу условий своего образования отличаются неоднородностью, как по мощности, так и по простиранию. К гидрогеологическим особенностям их относится наличие водоносных изолированных линз и карманов.

В глинистых отложениях ледникового комплекса встречается большое количество минералов группы монтморилонита, что сообщает этим отложениям свойства набухания. В моренных отложениях содержится большое количество кварца, полевых шпатов, мусковита. В процессе механического перетирания движущимся льдом обломки минералов образуют так называемую ледниковую муку, размеры частиц которой приближаются к размерам глинистых минералов. Поэтому при классификации моренных глин и суглинков по гранулометрическому составу и по числу пластичности получаются несовпадающие результаты.

Это объясняется тем, что частицы ледниковой муки вследствие своего малого размера способны удерживать некоторое количество связанной воды. Число пластичности моренных отложений находится в пределах от 6 до 25 %; Консистенция близка к полутвердой, пористость около 25-35 %, плотность моренных отложений обычно высокая, вследствие чего они малосжимаемы под внешними нагрузками. Необходимо отметить, что содержание валунов, отторженцев и скальных пород затрудняет инженерно-геологическую характеристику моренных отложений и их использование в качестве оснований сооружений.

Лабораторные исследования сжимаемости моренных глин и суглинков проводятся на образцах, не содержащих скальных включений, а поэтому лабораторные и полевые исследования дают разные результаты. Для сопоставления результатов В.А. Приклонский предлагает корректирующий множитель. Допустим, что в единице объема грунта имеются твердые включения объемом А.

Тогда при полевых испытаниях под нагрузкой будет сжиматься не весь грунт, а только его часть В, занятая нескальным материалом. Следовательно, осадка такого грунта под нагрузкой по сравнению с осадкой грунта , не имеющего скальных включений, будет меньше на коэффициент В/(А+В). Обратная величина этого коэффициента, равная А+В/В, может быть использована как корректирующий коэффициент к лабораторным испытаниям на сжимаемость.

По мнению В.А. Приклонского, такой корректирующий коэффициент целесообразно вводить при содержании валунно-галечного материала в количестве 50-70 % и при условии его его более или менее равномерного распределения в общей толще отложений.