Геология лесных ландшафтов 4 page

Геологическая деятельность ветра, или ветровая эрозия, вредна для человека, так как в результате её уничтожаются плодородные земли, разрушаются постройки, нарушаются транспортные коммуникации, транспортная связь.

Ветровая эрозия способствует выдуванию почвы и сносу мелких сухих частиц ветром, особенно этот процесс наблюдается на сухих почвах в засушливых районах. Распашка почв без проведения необходимых противоэрозионных мероприятий способствует развитию дефляции.

Ветровая эрозия проявляется в виде повседневной или местной дефляции и в виде пыльных и чёрных бурь.

Повседневная эрозия в виде позёмок и смерчей повреждает посевы, всходы. Пыльные бури полностью или частично уничтожают посевы на больших пространствах, сносят самый верхний плодородный слой почвы, загрязняют окружающую среду, воду, воздух, отрицательно влияют на здоровье человека, домашних и диких животных.

Эрозия – враг плодородия, она разрушает и нарушает сложившееся биологическое равновесие в природных комплексах.

Борьба с подвижными песками производится различными механическими, химическими и биологическими способами. При механической защите применяют щиты различной формы, плетни, разбрасывают ветви. При химической защите используют вяжущие и хорошо скрепляющие песок битумные и структурообразующие вещества. При биологической защите применяют посев засухоустойчивых пустынных злаковых трав, кустарников и деревьев.

Борьба с ветровой эрозией проводится с помощью комплекса агролесомелиоративных и противоэрозионных мероприятий.

Важнейшими приёмами, резко снижающими негативное действие ветровой эрозии, являются: меры по накоплению и сохранению влаги в почве; применение плоскорезной и безотвальной обработки с оставлением стерни; применение полосной системы земледелия с чередованием полей шириной 80…100 м, занятых разными культурами и чёрным паром; применение кулис из высокостебельчатых растений; сохранение пожнивных остатков на поверхности и разбрасывание соломы для предохранения почвы от выдувания; создание системы полезащитных лесных полос ажурной и продуваемой конструкций.

Тема 8 Разрушительная и созидательная работа подземных вод (2 часа)

Цель занятия: Ознакомить студентов с типами подземных вод, их геологической деятельностью.

Форма отчета: Студенты в тетради для практических занятий описывают типы подземных вод, их разрушительную и созидательную, формы рельефа и типы отложений. По пройденному материалу осуществляется выборочный контроль знаний.

Происхождение и классификация подземных вод. Г.Н. Каменский три основных генетических цикла формирования:

- инфильтрационный, или континентальный, обусловленный инфильтрацией атмосферных осадков и связанный с процессами выветривания; при этом цикле образуются инфильтрационные воды;

- морской, или осадочный (седиментационно-диагенетический), обусловленный проникновением морских вод в толщи пород в процессе осадконакопления, процессами изменения осадков и видоизменения, заключённых в них вод; при этом образуются седиментационно-диагенетические воды.

- метаморфический и магматический цикл, обусловленные метаморфизмом горных пород и магматическими процессами, протекающими в земной коре; при этом образуются магматические или эндогенные воды; кроме того, в природе образуются:

- конденсационные воды, возникшие при конденсации водяных паров атмосферного и почвенного воздуха;

- смешанные воды, образуются при смешении различных по происхождению вод.

По условиям залегания подземные воды делят на почвенные, верховодку, грунтовые и артезианские.

Геологическая деятельность почвенных вод незначительна, однако агрономическое значение их огромно, поскольку они являются источником питания растительных и животных организмов.

Верховодка (почвогрунтовые воды) – это небольшие скопления воды, временного сезонного характера, находящиеся в гидравлической связи с почвенными водами и залегающие на невыдержанных водонепроницаемых или слабопроницаемых слоях, вблизи поверхности земли.

Водоупорами (или полуводоупорами) для верховодки могут быть линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород, на которых при инфильтрации вода временно задерживается и образует сводообразные водоносные горизонты. Накопление верховодки происходит весной при обильном снеготаянии, или осенью в период обильных дождей. Кроме того, верховодка может образоваться даже при отсутствии в зоне аэрации каких-либо водоупорных пропластков, но при условии, если в толщу суглинков обильно поступает вода, а вследствие низкой водопроницаемости просачивание из верхней части толщи происходит замедленно.

Для верховодок характерен временный, чаще сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безнапорность. Чаще всего они возникают в суглинках, глинистой морене и лёссовых породах. Воды верховодки не имеют связи с реками, Уровень их крайне изменчив, при малом количестве осадков верховодка совсем исчезает.

При своём движении подземные воды производят значительную работу химического растворения, механического переноса и переотложения вещества. Немалую механическую работу выполняют подземные воды при выходе на поверхность. Вся геологическая деятельность подземных вод проявляется в виде карстов, суффозий, оползней, грязевом вулканизме.

Под карстом следует понимать процесс выщелачивания (растворения) растворимых трещиноватых горных пород движущимися подземными и поверхностными водами, которые вызывают образование специфических и разнообразных замкнутых впадин на поверхности Земли, пещер и каналов в глубине. (Карст - название известнякового плато карста близ Триеста - берег Адриатического моря). К растворимым породам относятся: каменная соль, гипс, мергель, ангидрит, известняк, доломит, в которых наблюдается развитие интенсивных карстовых процессов

Подземные воды всегда обогащены растворимыми солями и газами, что увеличивает растворимость горных пород, особенно при наличии углекислоты. Растворимость известняков и доломитов при содержании углекислоты увеличивается в 5-6 раз, а наличие NаСl в водах увеличивает растворимость гипса в 2,5-3,5 раза.

Одной из форм карстового рельефа, развивающихся на поверхности горных пород, являются карры. Они представляют собой различные углубления, напоминающие глубокие бороздки, небольшие канавки, щели, дыры глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 метров. Карры иногда покрывают обширные площади, превращая их в неудобообрабатываемую и даже труднопроходимую местность называемую карровыми полями.

Известняки, как правило, разбиты системами трещин и стекающая по их поверхности вода уходит по этим трещинам под землю. Обычно легче всего происходит поглощение воды в местах пересечения двух наклонных трещин, здесь постепенно разрабатывается расширенный ход.

Вертикальные отверстия, поглощающие поверхностную воду, называются понорами. Образовавшиеся ложбинки растут в глубину и ширину и постепенно превращаются в водосборные каналы.

Ниши - образуются на выходах растворимых горных пород при выщелачивании их подземными волами, а также вследствие процессов выветривания.

Воронки – наиболее распространённые карстовые формы диаметром от 1 до 50 м и до 100 метров. Глубина 15-20 м. На дне воронки наблюдаются отверстия – поноры. Образуются при растворении пород, а также при обрушении кровли над существующими карстовыми полостями. Линейное расположение воронок может привести к образованию карстово-эрозионных оврагов.

Карстовые котловины и полья – более сложные и крупные карстовые формы, достигающие значительных размеров. Они образуются путём расширения и слияния многих карстовых воронок и путём обрушения кровли над крупными карстовыми полостями. Они часто бывают предопределены тектоническими процессами и в их выработке, помимо растворяющей деятельности воды, принимает участие и размыв. На днищах котловин и польев наблюдаются местами воронки с понорами. Высота стенок над днищами достигает десятков и сотен метров. Развиты в Крыму, на Кавказе, Югославии.

Исчезающие реки и озёра – летом, когда реки бедны водой, она поглощается порами и на некотором расстоянии их русла остаются сухими, а затем дальше они опять появляются на поверхности (Дунай, в Крыму р. Суук-Су). Ряд озёр, на дне которых находятся карстовые воронки и поноры, периодически исчезают вследствие поглощения воды и увода её в глубину (Онежско-Белозерский водораздел, в Ивановской, Ленинградской, Горьковской и других областях).

Наряду с образованием поверхностных карстовых форм в глубине карстового массива различаются разнообразные каналы. Здесь выделяются вертикальные, трубчатые и коленчатые каналы и горизонтальные каналы или пещеры.

Пещеры представляют собой или систему горизонтальных каналов или неправильно ветвящихся, соединённых узкими ходами или образующих огромные залы или гроты. На дне карстовых пещер наблюдаются водотоки или небольшие озёра. На дне пещер местами накапливаются рыхлые отложения, падающие в результате обвалов со сводов.

При просачивании поверхностных вод в пещеру образуются своеобразные натёчные образования кальцита - сталактиты (свешивающиеся с потолка) и сталагмиты (поднимающие от пола).

Если карстовый массив прорезается рекой, то зеркало грунтовых карстовых вод всегда связано с горизонтом воды в реке. Выход пещер обычно располагается на склонах близ горизонта воды в реке. При понижении базиса эрозии река занимает более низкое положение, соответственно понижается и уровень грунтовых карстовых вод.

Наряду с растворением подземные воды способны выносить из горных пород частички чисто механическим путём. Подобный процесс получил название суффозии. Подобный процесс проявляется при выходах источников, особенно восходящих, когда происходит вынос песка и глины из водоносного горизонта. При этом объём слагающей породы постепенно уменьшается, происходит просадка и обрушение части склона, расположенной над источником. Осевшая порода размокает и уносится водой, а над источником в склоне образуется выемка с крутыми склонами – суффозный цирк.

Суффозия на выходах подземных вод является одним из существенных факторов, способствующих возникновению оползней.

Суффозия проявляется и в других формах. Воды, проникающие из песчаных и песчано-глинистых толщ в подстилающие закарстованные известняки, выносят с собой в карстовые полости много песка и глины. Особенно интенсивен этот вынос при прорыве водоносного горизонта, насыщающего пески, в карстовые пустоты подстилающего известняка. При этом песок как бы засасывается вниз в разжиженном виде и на поверхности земли внезапно образуется провал.

Суффозия является основой лёссового и глинистого карста. Внешне они напоминают настоящий карст, так как на поверхности образуются провалы, колодцы, воронки, а под землёй – система ходов. Однако все эти формы возникают в нерастворимых породах.

Лёссовый и глинистый карст типичен для областей с сухим, полупустынным и пустынным климатом и представляет собой процесс чисто поверхностный, охватывающий толщу пород на глубине. Он сводится к выносу мелких частиц водой, просачивающейся через трещины сухого лёсса или глины.

Оползнями называют крупные смещения рыхлых земляных песчано-глинистых пород по склону, захватывающие различные горные породы, слагающие склон и распространяющиеся на большую глубину, происходящие под влиянием смачивания и увлажнение их поверхностными и подземными водами.

Мелкие смещения, захватывающие только поверхностную часть склона, почвенный слой и часть подстилающей выветрившейся породы, которые под влиянием сильного переувлажнения начинают медленно передвигаться вниз, называются омывинами или сплывами.

Внезапные обрушения огромных масс горных пород, сопровождающиеся опрокидыванием сорвавшегося массива и его дроблением, называется обвалом.

Тема 9 Роль почвенно-грунтовых вод в жизни леса и их влияние на почвообразование (2 часа)

Цель занятия: Ознакомить студентов с учениями П.В. Отоцкого, Г.Н. Высоцкого и современными представлениями о роли почвенно-грунтовых вод в жизни леса и их влиянии на почвообразование.

Форма отчета: Студенты в тетради для практических занятий фиксируют основные положения учений о деятельности подземных вод в различных почвенно-климатических зонах. По пройденному материалу осуществляется контрольный письменный опрос.

Влияние глубины залегания грунтовых вод на лесорастительные свойства зависит от степени увлажнения района. В северных районах, где грунтовые воды расположены очень близко к поверхности, наблюдается снижение производительности лесов из-за постоянного избыточного увлажнения. В центральной части лесной зоны, где грунтовые воды залегают на глубине 2-3 м, значительно повышается продуктивность насаждений. В лесостепной зоне на тяжело- и среднесуглинистых почвах при глубине залегания грунтовых вод 8-10 м складываются самые лучшие условия для роста дуба, липы, клёна.

В благоприятных климатических условиях для данной древесной породы её продуктивность зависит исключительно от почвенных условий, одним из которых являются глубина залегания и характер грунтовых вод.

Степень увлажнения является ведущим фактором в формировании различных типов леса. При приближении к ризосфере уровня грунтовых вод производительность насаждений возрастает. Чем ближе находятся грунтовые воды к поверхности почвы, тем большее количество корней их достигает, тем лучше обеспечено водоснабжение древесных растений, особенно сосняков. При высоком уровне грунтовых вод, когда в весенний период они, поднимаясь по капиллярам, достигают поверхности почвы, корни испытывают угнетение от недостатка воздуха. В этом случае увлажнение и аэрация вступают в антагонизм и влага становится косвенным ограничителем производительности леса, сохраняя одновременно и своё прямое влияние на лес (водоснабжение корешков). Влияние нарастающего увлажнения становится подавляющим, и это вызывает резкие качественные изменения в лесорастительном эффекте. Качественные преобразования сопровождаются в дальнейшем количественными изменениями. Если от сухого бора до влажного (А₁ – А₂) шло увеличение производительности, то в условиях влажного сырого бора и болота (А₃ – А₅) производительность падает.

Главной причиной падения бонитета и других изменений в ряду А₃ – А₅ выступает нарастающий почвенный анаэробиозис, который целиком подчиняется фактору увлажнения.

В лесных насаждениях в зависимости от степени увлажнения формируются различные типы почв (гидроморфные ряды), устанавливаются опосредованно сложные связи между составом надземной фауны и увлажнением (т.е. уровнем грунтовых вод).

Уровень залегания грунтовых вод оказывает значительное влияние на почвообразовательные процессы. При близком уровне грунтовых вод образуются более влажные и заболоченные почвы, которые богаче органическим веществом, имеют более высокую ёмкость поглощения и степень насыщенности основаниями, но малое количество и слабую активность микрофлоры. В этих условиях развивается болотный процесс почвообразования. При глубоком залегании грунтовых вод, но доступном для корней древесных пород, развивается дерново-подзолистый процесс, направленность которого зависит от состава растительности.

Под лесом на поверхности почвы образуется лесная подстилка, роль которой в сохранении осадков очень велика. При обильных дождях на открытых участках образуются большие потоки воды, стекающие по поверхности в пониженные элементы рельефа. В лесу поверхностного стока практически не наблюдается, так как выпадающие осадки частично поглощаются лесной подстилкой и, соответственно, верхними горизонтами почвы, и в большей степени просачиваются в грунтовые воды. Таким образом, лес удерживает влагу атмосферных осадков, предохраняет её от испарения, тем самым способствует питанию грунтовых вод, увеличению их запаса, препятствует стоку и потере влаги.

Литература:

1.Ананьев, В.П. Инженерная геология: Учебник /В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. – 3-е изд. перераб. и испр. – М.: Высш. шк., 2005. – 275с.

2.Горбылёва, А.И. Почвоведение с основами геологии: Учебное пособие/А.И. Горбылёва, Д.М. Андреева, В.Б. Воробьёв, Е.И. Петровский; Под ред. А.И. Горбылёвой. – Мн.: Новое знание, 2002. – 480с.

3.Добровольский В.В. Геология. Учебник /В.В.Добровольский. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – 320с.

4.Добров, Э.М. Инженерная геология: Учебное пособие /Э.М. Добров. – 2 изд. Стер. – М.: Академия, 2008. – 219 с.

5.Зеликов, В.Д. Почвоведение с основами геологии: Учебное пособие /В.Д. Зеликов. – МГУЛ. – 3-е изд. - М.: Изд-во МГУЛ, 2008.- 220с.

6.Карлович, И.А. Геология: Учебное пособие /И.А. Карлович. – М.: Акад. Проект, 2003. – 703 с.

7.Ковриго, В.П. Почвоведение с основами геологии: Учебник /В.П. Ковриго, И.С. Кауричев, Л.М. Бурлакова. – М.: Колос, 2000. – 416с.

8.Короновский, Н.В.Геология: Учебник /Н.В. Короновский, Н.А, Ясманов. – 4-е изд. стер. – М.: Академия, 2003. – 446 с.

9.Судо, М.М. Геология: Учебное пособие /М.М. Судо. – МНЭПУ. – 2-е изд. – М.,2002. – 128 с.

10. Толстой, М.П. Геология с основами минералогии [Текст] /М.П. Толстой. – М.: «Агропромиздат, 1991. – 398 с.

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

1 Документы исторической геологии: горные породы, геологический профиль, окаменелости. Краткая характеристика эр и периодов. Геохронологическая шкала…………………………………………………….3

2 Характеристика лесных ландшафтов и фаций..…………………………….8

3 Виды и формы рельефа и ландшафтов……………………………………15

4 Продукты выветривания, их перемещение и формы отложений…………18

5 Роль процессов выветривания в почвообразовании………………………..22

6 Разрушительная и созидательная роль ледников,

поверхностных текучих вод и рек………………………………………….23

7 Разрушительная и созидательная роль ветра, озёр, морей………………28

8 Разрушительная и созидательная работа подземных вод………………….36

9 Роль почвенно-грунтовых вод в жизни леса

и их влияние на почвообразование………………………………………39

Литература…………………………………………………………………...41

Содержание……………………………………………………………….....42

Маркина Зоя Николаевна

Костюченко Дина Алексеевна

Марченко Сергей Иванович

Соколов Леонид Алексеевич