Инженерно-криоэкологический прогноз воздействия линейных сооружений (дорог и магистральных трубопроводов) на многолетнемерзлые породы на полуострове ямал



жүктеу 0.67 Mb.
бет1/4
Дата07.02.2019
өлшемі0.67 Mb.
түріДиссертация
  1   2   3   4

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНО УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ–ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Наук о Земле

Кафедра грунтоведения и инженерной геологии



МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

на тему:


ИНЖЕНЕРНО-КРИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ (ДОРОГ И МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ) НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ПОРОДЫ НА ПОЛУОСТРОВЕ ЯМАЛ.
Выполнил:

магистрант

Васюкевич Константин Евгеньевич

Научный руководитель:

доцент, Усов Вячеслав Александрович

Санкт-Петербург 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………………….3

Глава 1. Геолого-географическая характеристика района…………………...4

1.1 Орогидрография…………………………………………………..4

1.2 Климат……………………………………………………………..6

1.3 Геологическое строение территории…………………………….9

1.4 Тектоника………………………………………………………...20

1.5 Геокриологические условия…………………………………….23

1.6 Гидрогеологические условия…………………………………...28

Глава 2. Инженерно-геокриологическая характеристика участков строительства…………………………………………………………………...29

2.1 Геоморфологические условия…………………………………..29

2.2 Инженерно-геокриологический разрез………………………...30

2.2.1 Характеристика слоя сезонного протаивания, промерзания…………………………………………………...33

2.2.2 Характеристика промерзания-протаивания отложений под дном водоема………………………………………………….38

Глава 3. Инженерно-криоэкологический прогноз взаимодействия линейных сооружений с ММП…………………………………………………..40

3.1 Оценка техногенного влияния на мощность сезонно-талого слоя (подсыпка искусственного грунта)……………………….…..41

3.2 Расчет несущей способности основания свайного фундамента мостового перехода………………………………………………….43

3.3 Расчет ореола оттаивания вокруг подземного трубопровода...49

Заключение….…………………………………………………..…...52

Список литературы……………………………………………….....54

Приложения……………………………………………………….....55

ВВЕДЕНИЕ

Территория п-ова Ямал находится на крайнем северо-западе Западно-Сибирской плиты за Полярным кругом. Это огромная по площади территория является одним из наиболее труднодоступных, малонаселенных районов Западной Сибири. Район отличается суровым климатом. Для него характерна продолжительная холодная зима с сильными ветрами и короткое лето. Ямал является одним из главных резервов нефтегазовой отрасли России. Промышленное развитие на Ямале идёт по нарастающей: вводятся в эксплуатацию все новые месторождения, с которыми связано проектирование и строительство новых промышленных объектов, в том числе и линейных сооружений, таких как магистральные трубопроводы и железные дороги. Проектирование и строительство осложняется повсеместным распространением многолетнемерзлых пород и развитием опасных процессов, возникающих при взаимодействии линейных сооружений со средой.

Целью работы является прогноз взаимодействия многолетнемерзлых пород с линейными сооружениями разных типов.

Задачей данной магистерской диссертации является количественный прогноз влияния сооружений на многолетнемерзлые породы: устойчивость свайного фундамента, изменение кровли многолетнемерзлых пород под насыпью, определение ореола оттаивания вокруг трубопровода.

В качестве примера в данной работе рассмотрен участок мостового перехода железной дороги Обская-Бованенково через реку Щучья по материалам инженерно-геологических изысканий трассы железной дороги на полуострове Ямал, проведенные институтом ЛЕНГИПРОТРАНС.

Глава 1. ГЕОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА



    1. ОРОГИДРОГРАФИЯ

Полуостров Ямал представляет собой плоскую и холмистую, в разной степени расчлененную, аккумулятивную равнину. Абсолютные отметки колеблются от 0-2 м на побережье Карского моря и Обской губы до 80-85 м в осевой части полуострова и 100-120 м в Приуральских его районах. Вся территория в разной степени изрезана речной и овражной сетью, заболочена и заозерена, разбита полигональными трещинами. Наибольшая густота расчленения характерна для севера и запада Ямала. Здесь плоская в общем плане поверхность глубоко изрезана речной и овражной сетью с резкими почти каньонообразными формами. Глубина эрозионного вреза в большей части территории составляет 30-50м, а в пределах возвышенных участков наиболее древней равнины врез местами достигает 50-70м. В пределах периферийных районов полуострова глубина эрозионного вреза достигает 10-30м.

Реки Ямала относятся к бассейну Карского моря и его заливов – Байдарацкой и Обской губ. Непосредственно в Карское море впадают такие крупные реки, как Яхадыяха, Холеяха, Чондаяха, Сядорьяха, Пиякоаяха, Пухучаяха, Тиутейяха, Харасавэй, Сеяха, Мордыяха. Южнее, в Байдарацкую губу, впадают реки Ясовейяха, Юрибей, Еркатаяха, Ензоръяха и Байдарата. В Обскую губу текут реки Хабеяха, Ташбей, Сабеттаяха, Сеяха, Сабьяха. На самом юге территория прилегает к низовьям Оби. Здесь в нее впадают реки Хадытаяха, Щучья, Харвута. Все реки являются типично равнинными, для которых характерны небольшие уклоны долин и скорости течения, значительная извилистость русел. Скорость течения изменяется от 0,5-0,6 в верховьях до 0,1-0,2 м/сек в нижнем течении. Большинство рек имеют плоские корытообразные и заболоченные долины. Большая часть площади речных долин занята поймой. Реки полуострова, как правило мелководны, имеют широкие дельтообразные устья. Питание рек осуществляется за счет весенних талых вод и летом за счет атмосферных осадков, таяние снежников и подземного льда. Уровень паводковых вод в верхнем и среднем течении достигает 4м и более, в низовьях большинства рек 2-2,5м. В летний период во время сильных дождей уровень воды может подниматься на 0,7-1,0м и заметно возрастает скорость течения. Все реки полуострова, за исключением р.Объ и р.Щучья в нижнем течении, не судоходны.

Одной из важнейших особенностей гидрографии Ямала является его интенсивная заозеренность. Большинство озер имеет явное термокарстовое происхождение. Кроме того, широко развиты старичные озера и озера в пределах пойм Карского моря и Обской губы. Озера по площади часто небольшие и мелководные (2-4м) и располагаются большими группами. Заозеренность неравномерна, увеличивается с севера на юг от водораздельных равнин к плоским, наиболее низким окраинам полуострова.

Другой важной гидрологической особенностью является интенсивная заболоченность. На данной территории распространены преимущественно органические минеральные и торфяно-минеральные болота, встречающиеся практически на всех элементах рельефа. Наибольшая заболоченность характерна для пойм и лайд.

1.2 КЛИМАТ

Район отличается суровым климатом. Для него характерна продолжительная холодная зима (9-9,5 мес.) с постоянными часто сильными ветрами и короткое лето (2,5 мес. на юге и 1,5 мес. на севере). Для лета характерны туманы (до 40 дней за сезон) и практически постоянная для севера низкая облачность. Наиболее теплыми месяцами являются июль и август. Средняя месячная температура воздуха самого теплого месяца на севере района (август) колеблется в пределах от 5-6˚ С, на юге (июль) в пределах 12-13˚С. В отдельные летние дни температура воздуха днем может повышаться до 20˚С, а иногда даже до 27˚-30˚С. При вторжениях холодных арктических масс воздуха возможны резкие понижения температуры до минус 4˚ – минус 6˚С. Минимальные среднемесячные температуры воздуха (минус 20˚ – минус 30˚С) наблюдаются в январе и феврале. Среднегодовая температура воздуха меняется от минус 8˚ – минус 9˚С на юге, до минус 10˚ – минус 11,5˚С. Годовая амплитуда среднемесячных температур воздуха повышается с севера на юг и с запада на восток от 32˚ - 34˚С до 38˚ - 41˚С. Это повышение амплитуд обусловлено существенно более высокими температурами самого теплого месяца года в южном и восточном районах полуострова Ямал.

Годовое количество атмосферных осадков различных районов Ямала составляет 320-420 мм в год, из них 150-175мм выпадает в виде снега в холодное время года. Летние осадки выпадают в виде длительных моросящих дождей, в августе и сентябре часто со снегом. Вследствие широкого развития слабопроницаемых вечномерзлых отложений и ввиду избыточного увлажнения (осадки превышают испарение) большая часть летних осадков стекает и лишь небольшая часть их просачивается в оттаявшую часть грунтового массива. Поэтому инфильтрация не оказывает существенного влияния на формирование температурного режима верхних горизонтов грунтов. Наиболее существенное значение в этом отношении имеет снежный покров. На полуострове Ямал в течение всего года наблюдаются снегопады. Снег выпадает, преимущественно, в конце сентября – начале октября и сохраняется в течение 9-9,5 мес. На севере и 8-8,5 мес. на юге полуострова. Мощность покрова равномерно увеличивается с начала октября и достигает своего максимума в северной части полуострова в мае, в южной части – в апреле. В июне-июле снежный покров сходит на нет. Средняя мощность снега изменяется от 0.2-0,5м. Однако, благодаря интенсивному ветровому переносу, расчлененности рельефа, влиянию растительности неизбежно перераспределение снега по площади и по разрезу. На формирование высоты снежного покрова огромное влияние оказывают ветры. Они сдувают снег с возвышенных участков и надувают (до 3-4 м) массы его в понижениях рельефа. В результате на очень больших площадях мощности снежного покрова сравнительно невысокие и часто составляют 5-15 см. Высота снежного покрова изменяется в течение зимы от 14-20 см (в октябре – ноябре) до 45-50см (в марте-апреле). Наибольшая высота снежного покрова наблюдается в конце марта – начале апреля (70-75 см). Плотность снежного покрова высокая, потому что ветры уплотняют снег. В первую половину зимы, когда происходит интенсивное промерзание грунтов сезонно-талого слоя, плотность снежного покрова несколько более 200 кг/м3, а в конце января она достигает 300-350 кг/м3.

Полуостров Ямал характеризуется активной ветровой деятельностью. Характер атмосферного давления (летом повышенное давление на побережье морей, зимой – в пределах континента) обуславливает деятельность северных ветров в теплый сезон и южных – в холодный. Среднемесячная скорость ветра зимой и в переходные периоды составляет 7-9 м/сек. В отдельные дни скорость ветра превышает 25 м/сек и достигает 35-40 м/сек. Самые сильные ветры в это время года наблюдаются в прибрежных районах области. На мысе Харасавэй и в пункте Марре-Сале средние январские скорости ветра соответственно равны 7,6 и 7,4 м/сек. Самые слабые ветры наблюдаются на юге области, скорость которых немногим более 5 м/сек. Июль характеризуется относительно слабыми ветрами (5,5-6 м/сек).

Метели являются одной из наиболее характерной особенности климата Ямала. Период метелей длится с сентября по июль, но возможны метели и летом. Число дней с метелью за зиму колеблется от 70 на юге до 100-120 на севере. Самый метелевой месяц – январь. Средняя продолжительность метель длится 2-3 суток. При метелях ветер имеет южное направление. Скорость ветра при метелях достигает 10-13 м/сек, иногда более 20 м/сек.

Район характеризуется значительной неравномерностью поступления в течение года солнечной радиации, которое связано с высоким широтным положением области и чередованием полярного дня и полярной ночи. Полярная ночь продолжается от нескольких дней до 74 дней на 73˚ с.ш. Продолжительности полярного дня, когда земная поверхность получает большое количество тепла от солнца, и, несмотря на его низкую высоту, колеблется от 25 суток на широте северного полярного круга до 92 суток на 73˚ с.ш. В июле на широте 66-69˚ с.ш. продолжительность солнечного сияния наибольшая 290-320 часов. Несмотря на значительную интенсивность прямой солнечной радиации, годовое количество тепла, поступающего от прямой солнечной радиации невелико и составляет 85 кдж/см2 в год. Значительная часть приходящей радиации отражается (8).


1.3 ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ТЕРРИТОРИИ

В геологическом строении территории принимают участие палеозойские, мезозойские и кайнозойские отложения. В районе мостового перехода и на подходах к нему в геологическом строении участвуют современные аллювиальные отложения, слагающие пойму и верхнечетвертичные морские отложения второй террасы.

Палеозойские отложения обнажаются или залегают на небольшой глубине лишь в Приуральской части, а в остальных районах Ямала они лежат преимущественно на глубинах в несколько сотен метров. На территории среднего и северного Ямала известны два выхода дочетвертичных пород: в верховьях р.Нурмаяха (средний Ямал) и на севере полуострова в долине р.Мурсояха.

Мезозойские и раннекайнозойские образования также залегают на большей части территории значительно ниже уровня моря. Вся исследуемая территория перекрыта мощным чехлом плейстоценовых отложений.

Дочетвертичные отложения

Палеозойские отложения

Палеозойские отложения обнажаются выше современного эрозионного среза в южном Предуральском районе территории. Среди них известны образования девонского и каменноугольного возраста.

Девонские отложения (D1-3)

Среди девонских отложений известны породы нижнего, среднего и верхнего отделов. Их выходы расположены к северу от большой петли р.Щучья, в районе горы Вылкато, по рекам Щучья, Ензоръяха. Нижне- и среднедевонские отложения выделяются в лаборовскую свиту. Отложения этой свиты представлены известняками светло-серыми и светло-коричневыми, рифовыми, органогенно-обломочными, вулканогенными породами. Средне- и верхнедевонские отложения выделяются в наупейскую свиту, которая с резким несогласием залегает на отложениях лаборовской свиты. Отложения наупейской свиты представлены конгломератами, гравелитами, песчаниками, кремнистыми и глинистыми сланцами, местами встречаются эффузивы основного состава и их туфы.

Каменноугольные отложения (C1-3)

Выходы каменноугольных отложений расположены в районе среднего течения р.Сибилейсе и по притоку Алавка, и выделяются в сибилейскую свиту. Нижняя часть разреза этой свиты представлена серыми массивными известняками турнейского яруса, мощностью до нескольких десятков метров, и плитчатыми серыми и темно-серыми известняками визейского яруса. Верхняя часть разреза свиты представлена нижне- и среднекарбоновыми отложениями. Низы толщи сложены конгломератами, песчаниками, гравелитами, глинистыми и известняковыми сланцами, мергелями и известняками с фауной нижнего намюра. Общая мощность их до 200 м. В верхней части разреза – песчано-глинистые отложения с прослоями известняков-ракушечников. Мощность этих отложений несколько сотен метров.

Мезозойские отложения

Мезозойские отложения представлены образованиями триасового, юрского и мелового возраста.

Триасовые отложения (Т1-3)

Нижняя часть отложений триаса – глинисто-песчаная – представлена чередованием глин, мергелей, песчаников и алевролитов. Средняя – песчаная – сложена алевролитовыми и песчаными породами, содержащими прослои карбонатных глин, мергелей и сидеритов. Верхняя часть толщи – пеcчано-глинистая – состоит из глин, мергелей и песчаников, переслаивающихся с каолинизированными песчаниками и алевролитами. Мощность триасовых отложений достигает 270 м.

Юрские отложения (J1-3)

Отложения среднего и низов верхнего отдела юры прибрежно-морского генезиса, представлены песками, песчаниками, переслаивающимися с глинами и алевролитами. Выше согласно залегает мощная толща морских верхнеюрских отложений, среди которых резко преобладают плотные глины с прослоями алевролитов, аргиллитов и песчаных пород. Мощность юрских отложений составляет несколько сот метров.

Меловые отложения (K1-2)

Кровля меловых отложений расположена на глубинах 300 – 400 м и более. По литологическому составу пород и фаунистическому комплексу меловые отложения изученной территории выделены в особый Ямальский тип разреза и представлены образованиями обоих отделов меловой системы.

Нижняя часть разреза отложений нижнего мела (валанжинский и готеривский ярусы) представлена морскими породами, среди которых преобладают глинистые разности с пачками песчано-алевритовых пород. Выше по разрезу залегают песчано-алевритовые породы барремского и аптского ярусов, содержащие прослои карбонатных и глинистых пород мощностью до 4 – 5 м. Мощность описанных отложений 200 – 300 м. Нижняя часть разреза залегающих выше отложений альбского яруса представлена морскими глинами зеленовато-серого цвета с очень маломощными прослоями песков, которые выше по разрезу сменяются переслаиванием алевритовых и глинистых пород, причем в разрезе преобладают первые. Мощность каждой из этих пачек составляет 50 – 60 м. Все отложения нижнего мела охарактеризованы фауной, за исключением отложений баррема и апта, которые выделены по положению их в разрезе.

Низы разреза верхнемеловых отложений (сеноман) Ямала представлены переслаиванием песчаных, алевритовых и глинистых пород с редкими прослоями известняков. В песчаных прослоях наблюдаются скопления обугленного растительного детрита и тонкие пропластки угля. Мощность сеноманских отложений колеблется от 30 до 100 м. Вверх по разрезу эти отложения сменяются мощной (первые сотни метров) толщей турон-кампанских опоковидных плотных глин серого и темно-серого цветов с прослоями алевролитов и песчаников. Завершают разрез верхнего мела отложения маастрихского и датского ярусов, сложенные алевритистыми глинами, переслаивающимися с глинистыми алевритами, содержащими подчиненные прослои алевролитов, песчаников и конкреции глинистых сидеритов (8).

Кайнозойские отложения

Кайнозойские отложения в пределах территории развиты очень широко. Они представлены палеогеновыми и четвертичными отложениями. Последние сплошным и мощным чехлом покрывают всю территорию и слагают различные по возрасту и генезису геоморфологические уровни.

Палеогеновые отложения (P1-2)

Сведения о палеогеновых отложениях полуострова Ямал незначительны.

Отложения палеоцена представлены прибрежно-морскими фациями. Для них характерно переслаивание алевритов, алевритистых глин и песков, содержащих растительный детрит и маломощные прослои бурых углей. Мощность их достигает 100 м.

Эоценовые отложения представлены темно-серыми опоковидными глинами, переходящими вверх по разрезу в опоки серого цвета.

Достоверно установленных олигоценовых, миоценовых и плиоценовых отложений в пределах полуострова Ямал на данный момент не известно.



Четвертичные отложения

Четвертичные отложения развиты повсеместно и сплошным чехлом покрывают всю территорию Ямала. Их основная масса была сформирована в морских условиях, и лишь незначительная доля имеет континентальное происхождение (аллювиальные, озерные и органогенные отложения). Мощность четвертичных отложений в районе ст. Паюта 250 - 300 м.

Четвертичные отложения представлены главным образом глинистыми, суглинистыми и песчаными разностями морского генезиса. Более молодые морские отложения слагают серию верхнеплейстоценовых – голоценовых морских террас западного и северного Ямала.

Плейстоценовые отложения (Q2)

Геологическое строение отличает повсеместное распространение мощного (от 10 – 30 м в Приуралье, до 100 м и более в центральном и северном районах) чехла плейстоценовых образований. Наиболее древними из плейстоценовых отложений являются среднеплейстоценовые отложения салехардской свиты. Они почти повсеместно перекрыты верхнеплейстоценовыми отложениями различного генезиса.

На исследуемой территории выделяются следующие комплексы плейстоценовых отложений:



  1. Биогенные отложения (b Q IV);

  2. Голоценовые аллювиальные отложения пойм рек (a Q IV);

  3. Верхнеплейстоценовые-голоценовые озерные отложения (l Q III- IV);

  4. Голоценовые морские отложения лайд (m Q IV);

  5. Верхнеплейстоценовые-голоценовые лагунно-морские отложения (lm Q III- IV);

  6. Верхнеплейстоценовые-голоценовые отложения I-й морской террасы (m Q III- IV);

  7. Верхнеплейстоценовые прибрежно-морские отложения II-й морской террасы (m Q III3-4);

  8. Верхнеплейстоценовые прибрежно-морские отложения III-й морской террасы (m Q III2-3);

  9. Верхнеплейстоценовые гляциальные и флювиогляциальные отложения (g, fg Q III2);

  10. Верхнеплейстоценовые морские, прибрежно-морские отложения казанцевской свиты (m Q III1);

  11. Среднеплейстоценовые морские, ледниково-морские отложения салехардской свиты (mgm Q III2-4).

Голоценовые отложения

Среди голоценовых отложений на территории полуострова Ямал можно выделить осадки морской современной лайды, отложения пойм рек, озер и болотные образования.

Биогенные отложения (b Q IV) представлены, как правило, плохо разложившимся торфом (содержащим местами тонкие минеральные прослои), мощность которого и площадь развития закономерно увеличивается с севера на юг. Развиты на водораздельных пространствах всех геоморфологических уровней района на плоских горизонтах и слабонаклоненных поверхностях, в полосах и ложбинах стока, в котловинах спущенных озер, в древних термокарстовых понижениях. Нередко торф формируется на увлажненных полигональных тундрах, заполняя трещины-канавы. Ширина полос торфа здесь до 10 м, мощность первые десятки см. Обширные поля водораздельных торфов встречаются редко.

Современные аллювиальные отложения поймы рек (a Q IV) в целом представлены суглинистыми, супесчаными, песчаными и гравийно-галечниковыми породами. Пески в разрезах пойм в основном мелкие и пылеватые, изредка более крупные, серые и светло-серые, часто с растительным детритом. Суглинки имеют сизые и серые тона, иногда буроватые. Кроме того в разрезах встречаются большое количество прослоев и линз торфа, как правило небольшой мощности (от десятых долей сантиметра до 1 - 5 см), редко встречаются прослои мощностью 20 – 40 см. Все эти отложения характеризуются четкой горизонтальной, косой или плойчатой слоистостью.

Разрез описываемых отложений в долинах всех рек постепенно изменяется от верховий к их низовьям. Это выражается, прежде всего, в постепенном увеличении дисперсности пород, появлении среди них супесчаных и суглинистых разностей, которые в самом нижнем течении рек слагают практически всю верхнюю часть разреза поймы. Кроме того, современный аллювий в нижнем и среднем течении рек значительно обогащен органикой.

Морские отложения лайд (m Q IV) представлены супесчано-суглинистыми и глинистыми породами с песчаными и суглинистыми прослоями. Суглинки обычно тяжелые, темно-серого цвета, слоистые. Слоистость четкая, горизонтальная, нередко подчеркивается сменой окраски прослойков. Часто в суглинке наблюдаются включения тонких прослоев или прослои линзы органики, мощность которых составляет доли сантиметров. Песчаные разности представлены пылеватыми песками, имеющими четкую слоистость. Пески часто заилены.

Подошва современных морских отложений залегает ниже уровня моря. Максимальные величины мощности, по-видимому, не превышают 12 – 15 м.

Верхнеплейстоценовые-голоценовые отложения

Морские отложения первой террасы (m Q III- IV) имеют неширокое, фрагментарное распространение в пределах западного и северного Ямала. Первая терраса в большинстве районов ее развития имеет аккумулятивный характер. В ее разрезе обычно можно выделить две пачки, достаточно выдержанные по простиранию. Верхняя из них сложена песками мелкими и пылеватыми с невыдержанными прослоями супесчаного материала. Она имеет мощность 2,5 – 3 м. Нижняя, суглинистая часть разреза, связанная постепенным переходом с верхней, более выдержана по площади; ее мощность составляет 6 – 8 м. В районах прилегающих к устью р.Юрибей, разрез морских отложений существенно песчаный. Он представлен в основном мелкими песками с прослояи пылеватых песков и супесей.

Мощность морских отложений первой террасы, по-видимому, не превышает 15 м.

Лагунно-морские отложения первой террасы (lm Q III- IV) развиты по восточному побережью полуострова Ямал. Эти отложения представлены песками мелкими и пылеватыми, очень редко среднезернистыми, достаточно выдержанными по простиранию. Пески слоистые. Слоистость их четкая, горизонтальная и волнистая. Иногда в песках наблюдаются маломощные прослои супесчаного материала. Подошва этих отложений залегает ниже уровня моря. Максимальная их мощность в большинстве районов составляет 10 – 15 м.

Озерные отложения первой террасы (l Q III- IV) распространены по всей территории и прослеживаются в основном в прибрежных зонах наиболее крупных озерных бассейнов. Озерные отложения первой террасы представлено обычно пылеватыми слоистыми песками, супесями, суглинками глинами, обычно содержащими значительную примесь органики. В верхней части они перекрыты иногда торфом.

Верхнеплейстоценовые отложения

Верхнеплейстоценовые отложения имеют очень широкое распространение на полуострове Ямал. В генетическом отношении среди них выделяются разнообразные типы отложений: морские, лагунно-морские, озерные, аллювиальные.

Отложения казанцевской свиты – это сложно построенная толща переслаивающихся пачек песков, супесей, суглинков. Их мощность весьма изменчива: от 5 - 8 м на севере до 40 - 59 м на юге. Кровля отложений казанцевской свиты залегает главным образом на абсолютных отметках 45 – 60 м, лишь местами поднимается несколько выше. Залегают они повсеместно с размывом на породах салехардской свиты. Развиты в центральном и северном районах.

Верхнеплейстоценовые гляциальные и флювиогляциальные отложения распространены только в южном районе, где имеют мощность от 10 до 30 м. Гляциальные и флювиогляциальные отложения залегают несогласно на палеозойских породах в районах их высокого залегания, а также на отложениях салехардской и казанцевской свит.

Отложения III-й и II-й морских террас широко развиты в центральном районе, они представлены либо песками с прослоями, либо одними суглинками или одними песками. Мощность этих отложений от 2 до 10 м. Они вложены в отложения казанцевской свиты, на севере подстилаются отложениями салехардской свиты.

Морские отложения III-й террасы слагают хорошо выраженную в рельефе террасу с абсолютными отметками 22 – 35 м. Они повсеместно с размывом ложатся на осадки казанцевской свиты. Кровля их обычно не поднимается выше 35 м над уровнем моря. Максимальная мощность их составляет 15 – 25 м. Отложения третьей морской террасы представлены песками, супесями, суглинками и глинами, часто переслаивающимися в разрезе. С юга на север отмечается общее повышение дисперсности рассматриваемых отложений. Поэтому на территории нашего участка разрез будет более песчаный.

Таким образом, отложения третьей морской террасы являются достаточно сложнопостроенным в литологическом отношении комплексом, который в какой-то мере напоминает образования верхов казанцевской свиты с характерной для них изменчивостью литологического состава, как по разрезу, так и по простиранию.

Формирование морских отложений II-й террасы шло в условиях заливов ингрессивного типа. Описываемые отложения сложены тяжелой серой супесью с тонкими прослоями мелких и пылеватых песков, причем самая верхняя часть разреза в целом менее дисперсна.

Видимая мощность морских отложений второй морской террасы изменяется от 10 м в районах поднятий до 15 – 22 м в районах неотектонических опусканий.


Среднеплейстоценовые отложения

Отложения салехардской свиты имеют сложный генезис, это и определяет их пестрый петрографический состав. Они представлены глинами, суглинками, супесями, песками мелкими и пылеватыми, отдельные горизонты могут быть обогащены грубым обломочным материалом. Мощность их не менее 50-80 м. Данные отложения выходят в центральном, и особенно в северном, районах территории.

Морские отложения салехардской свиты очень широко развиты в пределах полуострова Ямал. На юге его они залегают ниже уровня моря. В более северных районах южного Ямала они выходят на дневную поверхность, поднимаясь на отметки 80 – 95 м. В пределах северного Ямала они слагают водораздельные равнины по левобережью р.Юрибей, а на правобережье ее занимают центральные участки возвышенности Хой, протягиваясь отсюда довольно широкой полосой северо-западного простирания вдоль всего правобережья бассейна р. Юрибей к западному берегу Ямала. От широты группы озер Нейто среднеплейстоценовые отложения тянутся широкой полосой на север до верховьев р. Тамбей, где занимают всю центральную часть Ямала.

Тонкослоистые глинистые породы развиты очень широко и описаны в самых различных частях разреза (от абсолютных отметок 5 – 10 до 65 – 85 м). Во многих местах верхи разреза сложены супесями и песками мелкими и пылеватыми, часто хорошо отмытыми, горионтально- и косослоистыми, содержащими различное, но, как правило, небольшое количество гравийного и галечникового материала. Мощность песчаной пачки изменяется от 2 – 3 до 10 – 15 м, причем обычно она не превышает 10 м. Образование этой пачки, перекрывающей относительно глубоководные глинистые породы, связано с регрессивной стадией развития Ямальского морского бассейна. Большая ее мощность на западе района обусловлена близостью береговой линии и, естественно, большим поступлением песчаного и грубообломочного материала в прибрежные районы моря.

Таким образом, отложения салехардской свиты представляют собой сложно построенную толщу глин, суглинков, супесей и песков, переслаивающихся по разрезу и замещающих друг друга по простиранию. Для нее в целом характерно увеличение глинистости вниз по разрезу. Общая мощность отложений 180 - 200 м.

В заключении отметим, что накопление отложений салехардской свиты шло в морском бассейне в сложной палеогеографической обстановке. Одновременно с трансгрессией морского Ямальского бассейна в среднем плейстоцене в пределах Урала и районах к югу от описываемой территории развивалось материковое оледенение. Это одновременное существование морского бассейна и материкового оледенения у береговой лини бассейна определило большое своеобразие осадков, сформировавшихся в среднеплейстоценовое время (3).

Отложения всех стратиграфо-генетических типов находятся в мерзлом состоянии.

В пределах исследуемых участков строительства линейных сооружений в качестве естественного основания будут служить морские отложения казанцевской свиты и аллювиальные отложения.

1.4 ТЕКТОНИКА

В геологической истории развития всей Западно-Сибирской плиты, в том числе полуострова Ямал, четко выделяются три этапа геологического развития, каждому из которых соответствует определенный структурно-тектонический этаж.

Нижний структурно-тектонический этаж отвечает геосинклинальному этапу развития территории. Возраст его – от байкало-каледонского до герцинского включительно. Этот этап отвечает эпохе формирования собственно фундамента плиты.

В южной части полуострова Ямал фундамент сформировался в эпоху герцинского тектогенеза и представляет собой погребенную часть Уральской складчатой структуры. Фундамент протягивается примерно на 200 – 250 км на восток от восточного склона Уральских гор, где ограничен Байдарацкой зоной разломов, проходящей от устья р.Байдарата до слияния рек Порсъяха и Ядаяха, далее поворачивающей к югу и идущей затем почти в меридиональном направлении. Восточнее и северо-восточнее Байдарацкого разлома фундамент сложен складчатыми образованиями байкальского и каледонского тектогенеза.

В пределах изученной территории в фундаменте выделяются крупные структуры. На крайнем юго-востоке расположен Лонготъеганский антиклинорий, а к северу от него – Щучьинский синклинорий. В средней и северной части полуострова выделяют две зоны: Байдарацкую синклинальную и Нурминскую антиклинальную, которым в чехле отвечает Байдарацкий мегапрогиб и Нурминский мегавал.

Второй структурно-тектонический этаж отвечает парагеосинклинальному этапу развития территории. Возраст его триасовый в областях герцинского завершения складчатости и верхнепалеозойский – в области каледонской и более древней складчатости.

Породы этого этажа выполняют впадины фундамента. Они изучены слабо. В Лаборовской мульде, в пределах развития герцинид, породы второго структурно-тектонического этажа предсталены толщей песчано-алевритовых пород триасового возраста. В более северных районах они практически не изучены. Однако, учитывая, что возраст фундамента там байкало-каледонский, можно ожидать развития мощных палеозойских слабодислоцированных толщ второго структурно-тектонического этажа, как это установлено для прилегающих с юго-востока районов севера плиты.

Формирование третьего структурно-тектонического этажа, отвечающего платформенной стадии развития территории, происходило в условиях, когда окружающие территории превратились в жесткие консолидированные массивы.

Этот этаж сложен породами мезокайнозойского возраста. Они почти не дислоцированы, структуры выражены относительно слабо и их развитие связывают с блоковым движением фундамента.

Мощность мезокайнозойского чехла в пределах описываемой территории изменяется в широком диапазоне. Так, в пределах Щучьинского полусвода, в его самых западных Приуральских районах палеозойские дислоцированные породы фундамента нередко выведены на дневную поверхность, а в восточном направлении наблюдается их резкое погружение и соответствующее возрастание мощности мезокайнозойского чехла. В пределах Обского мегапрогиба глубины залегания фундамента составляют 7 – 8 км, а отметки подошвы мезокайнозойского чехла составляют 6000 м. Аналогичное погружение фундамента наблюдается и к северу от Щучьинского полусвода, где мощность мезокайнозойского чехла достигает 3200 м. Несколько приподняты породы фундамента в пределах Нурминского мегавала и, возможно, Ямальского свода.

В пределах полуострова Ямал в платформенном чехле выделены структурные элементы различного порядка. Среди них наиболее крупными являются следующие структуры первого порядка: Щучьинский полусвод, Байдарацкий мегапрогиб, Нурминский мегавал, Нейтинский мегапрогиб, Ямальский свод и Обский мегапрогиб. Границы между структурами на севере Ямала изучены очень слабо.

Тектоническое строение территории полуострова Ямал сложное, неоднородное и слабоизученное, особенно в центральных и северных районах. Мощность платформенного чехла практически на всей территории составляет сотни и тысячи метров. В соответствии с этим в зону активного влияния инженерных сооружений здесь будут вовлечены лишь породы платформенного чехла, причем в подавляющем числе случаев и в большинстве районов – лишь породы самой верхней его части, сложенной преимущественно четвертичными отложениями (8).

1.5 ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Все отложения на территории Ямальского полуострова находятся в многолетнемерзлом состоянии. Однако генезис, среднегодовые температуры, мощность и льдистость мерзлых толщ в разных районах области существенно неодинаковы вследствие их различного геологического развития в позднечетвертичное время и различных современных природных условий.

В пределах всего полуострова многолетнемерзлые породы вне акваторий залегают непосредственно с дневной поверхности на всех элементах рельефа вплоть до пляжей Карского моря, Обской губы и всех озер, береговых отмелей и низких островов в руслах рек. Сквозные талики существуют лишь под устьевыми участками наиболее крупных рек, а также под акваториями глубоководных крупнейших озер Ямала. Несквозные талики мощностью от 3 до 30 м зафиксированы под многими термокарстовыми озерами и руслами рек в южной части полуострова. В более северных районах несквозные талики мощностью до 3-10м, редко больше, развиты под руслами наиболее глубоких рек и озерами глубиной более 2 м.

Многолетнемерзлые толщи горных пород на территории Ямальской области имеют преимущественно сплошное по вертикали строение. Однако в некоторых районах полуострова обнаружены мерзлые толщи, заключающие в себе слои талых пород, представляющие собой либо водоносные горизонты морских отложений с высокоминерализованными отрицательно температурными межмерзлотными водами, либо еще не успевшие промерзнуть частично протаявшие в голоцене отложения под поймами некоторых рек Южного Ямала.

На большей части полуострова Ямал мощность многолетнемерзлых пород составляет 200-300 м. В центральной, осевой части его она возрастает и обычно несколько превышает 300 м. Непосредственно вдоль самого западного и северного побережий Ямала, наоборот, развиты менее мощные толщи. Здесь в узкой полосе вдоль берега мощность многолетнемерзлых толщ уменьшается до 50-100 м на морских террасах и до 5-80 м – на лайдах и поймах в устьях рек.

Среднегодовые температуры многолетнемерзлых породв пределах Ямальской области изменяются от -1˚ на юге ее до -10˚ в северных районах. Наиболее низкие среднегодовые температуры мерзлых пород зафиксированы севернее широты пос.Тамбей в пределах подзоны арктической и лишайниковой тундры. Здесь мерзлые породы поймы, на поверхности которой лишайниковый покров достигает небольшой мощности, имеют температуру всего на 0,8-1,0˚ выше, что является следствием чрезвычайно малых различий в поверхностных условиях морских равнин и речных долин. В направлении к югу происходит закономерное повышение среднегодовых температур многолетнемерзлых пород, которые изменяются от -8˚ в плакорных условиях подзоны мохово-лишайниковой тундры до -5˚ на участках с мохово-кустарниковой растительностью. Здесь температуры мерзлых пород в поймах рек отличаются от температур на междуречьях немного заметнее по сравнению с более северными районами области: разница между ними составляет обычно 1-1,5˚.

Многолетнемерзлые породы, развитые в пределах полуострова Ямал, представлены в верхней части разреза преимущественно льдистыми и сильнольдистыми образованиями. Суммарная влажность глинистых льдистых пород обычно близка к влажности верхнего предела пластичности, а у сильнольдистых пород она превышает ее, причем в большинстве районов существенно. Суммарная влажность песчаных льдистых пород соответствует их полной влагоемкости, а у сильнольдистых она выше ее, в толще пород появляются шлиры льда различной мощности.

По своему генезису многолетнемерзлые толщи Ямала достаточно разнообразны. Здесь широко распространены и сингенетические, и мощные эпигенетические мерзлые толщи, и толщи, самая верхняя часть разреза (3-6 м) которых сложена сингенетически промерзшими породами, подстилаемые эпигенетически сформировавшимися мерзлыми породами. Такая картина обусловлена, с одной стороны, достаточно различными палеогеографическими условиями накопления осадков, их литификации и промерзания в разных районах Ямала в средне- и позднечетвертичное время, а с другой – оттаиванием пород в пределах южного Ямала во время климатического голоценового оптимума и последующим их промерзанием, а также формированием сингенетически промерзших пород в разрезе пойменной фации аллювия во всех районах Ямала.

Криогенное строение эпигенетически промерзших отложений характеризуется практически повсеместным распространением слоистых, слоистосетчатых и сетчатых криогенных текстур в супесчаных, суглинистых и глинистых породах. Пески, содержащие небольшое количество органики, имеют массивную криогенную текстуру. Одной из отличительных черт криогенного строения эпигенетически мерзлых толщ является наличие инъекционных льдов и пластовых льдов неясного генезиса в морских и прибрежноморских средне- и верхнечетвертичных отложениях.

Среди эпигенетически промерзших пород наиболее льдистыми являются супесчаные, суглинистые и глинистые породы первой и второй озерных террас, суммарная объемная льдистость которых составляет обычно 55-65%. Несколько менее льдисты глинистые породы третьей лагунно-морской террасы в южных районах Ямала – 45-55%. Прослои сегрегационного льда занимают в них от 8 до 25% (в среднем 20%) объема мерзлой породы. Объемная льдистость тонкодисперсных отложений салехардской и казанцевской свит составляет чаще всего 45-50%, из которых от 8 до 35% приходится на долю сегрегационного льда, причем его содержание в этих породах изменяется от 25-35% в северных районах их распространения до 8-15% - на юге области.

Объемная льдистость песчаных эпигенетически промерзших пород наиболее высока в отложениях казанцевской свиты (часто достигает 40-45%) и третьей лагунно-морской и озерной террасы – 30-40 и 35-50% соответственно. Менее всего льдисты пески салехардской свиты (25-40%), особенно в южных районах Ямала.

Сингенетически промерзшие тонкодисперсные отложения морского, лагунно-морского, аллювиального и озерного генезиса характеризуются широким распространением тонкошлировых слоистых и слоисто-сетчатых криогенных текстур, в меньшей мере мелкосетчатых. Песчаные разности этих пород имеют в большинстве случаев массивную криогенную текстуру, однако нередко встречаются и слоистые текстуры. Торфяные породы центрального и северного Ямала характеризуются широким распространением в них крупношлировых слоистых криогенных текстур. Сравнительно однообразные условия формирования сингенетических мерзлых пород обусловили практически повсеместно однородное и равномерное распределение ледяных шлиров по разрезу.

Наиболее льдистыми сингенетически промерзшими породами являются суглинки и глины первой и третьей морских террас, лайд и пойм рек. Суммарная объемная льдистость их составляет 50-65%, достигая в отдельных случаях 70-75%. Несколько мене льдисты суглинистые породы озерной поймы и второй морской террасы – соответственно 50-55 и 35-50%. Шлиры сегрегационного льда занимают в сингенетических мерзлых породах значительно больший объем, чем в эпигенетических. Максимальное его количество отмечено в суглинках первой озерной террасы (35-45%) и первой морской террасы (35-45%). Объемная льдистость за счет этого типа льда в суглинистых породах второй озерной террасы наиболее часто равна 25-35%, поймы – 20-35%, третьей морской террасы – 20-30%.

Песчаные разности сингенетически промерзших пород сильнее льдонасыщены по сравнению с эпигенетическими песками того же типа. Объемная льдистость песчаных пород поймы составляет 35-60%, лайды 35-40%, озерной поймы 40-55%. Для песков первой лагунно-морской террасы наиболее характерны значения льдистости 35-45%, а второй террасы – 25-50%. В песках третьей лагунно-морской террасы и казанцевской свиты наиболее часто встречаемая льдистость – 30-45% и 35-55%.

Важнейшей чертой криогенного строения сингенетически промерзших отложений области является широкое распространение сингенетических полигонально-жильных льдов. Наиболее широко эти льды распространены к северу от широты оз. Нейто и приурочены к верхней части разреза верхнечетвертичных морских и лагунно-морских отложений, находясь в законсервированном состоянии.

Довольно сложные мерзлотные особенности территории, многообразие литологических разностей и геолого-генетических комплексов отложений обусловили очень большой размах значений показателей свойств пород Ямальской области. Особенно велик он у глинистых отложений всех без исключения геолого-генетических комплексов отложений. Для песчаных пород в целом характерен существенно меньший диапазон изменения показателей всех свойств пород, что является следствием их меньшей и более однородной льдистости (3).

1.6 ГИДРОГЕОЛОГИЯ

В летнее время на полуострове Ямал развиты воды сезонно-талого слоя. Они залегают на глубинах от 0,2 до 1,2 м. Их характерные особенности – сезонное существование, постоянные сезонные фазовые переходы, сравнительно небольшая водообильность из-за малой мощности водонасыщенных пород и слабой водопроницаемости пылеватых отложений, ультрапресный химический состав (сухой остаток 0,05-0,2 г/л), загрязненность органическими остатками,. Они являются преимущественно гидрокарбонатно-хлоридно-натриевыми и натриево-кальциевыми. Все надмерзлотные воды обладают кислой реакцией и проявляют общекислотную агрессивность к бетону. Некоторые воды сезонно-талого слоя проявляют выщелачивающую агрессивность вследствие ничтожного содержания иона HCO3.

Межмерзлотные воды на территории Ямала представлены высокоминерализованными напорными водами, заключенными в прослоях и линзах песчаных средне- и верхнечетвертичных морских мерзлых пород.

Кроме того в пределах низких островов, морских лайд и самых низовий пойм рек западного и северного побережья Ямала под маломощным слоем (2-10м) многолетнемерзлых пород располагаются отложения насыщенные солеными водами с отрицательной температурой. Химический состав этих подземных вод весьма близок к составу морской воды, но минерализация их обычно в 2-3 раза выше. Эти воды обычно проявляют сульфатный и магнезиальный виды агрессивности по отношению к бетонам (3).



Каталог: bitstream -> 11701
11701 -> Проза Александра Грина: Эволюция хронотопа
11701 -> Женщины и власть: материнское наставничество позднего средневековья на примере сидонии богемской по направлению подготовки
11701 -> Кафедра русского языка
11701 -> Рожкова елизавета Сергеевна Brexit: освещение британской прессы
11701 -> 5 Глава Гастрономический (или глюттонический) дискурс 7
11701 -> Фадеева кристина Максимовна Адаптация женских иностранных изданий
11701 -> Творчество ч. С. Чаплина в контексте


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет