Глава 24 ГЕОЛОГІЧНА ДІЯЛЬНІСТЬ МОРЯ
Денний Свег сюди не проникає. Ця глибина є межею поширення донних рослинних організмів.
У прибережній зоні морські опади (уламкові гірські породи) формуються як за рахунок продуктів руйнування берегів, так і за рахунок привноса матеріалу вітром і особливо річками. У морях мешкають численні організми, які мають тверді скелети (раковини, панцири), що складаються з Сас03 або Si02 # 9632; лН20, які постачають тим самим органічні опади, що утворюють органічні гірські породи. Морська вода багата солями, тому серед морських відкладень велике місце займають відкладення хімічного походження.
Внаслідок вертикальних коливань земної кори моря переміщуються, як би переливаються з одного місця на інше. В одних місцях берег відступає і населені пункти помітно віддаляються від моря. В інших море наступає, берег занурюється під воду, енергійно розмивається. В геології ці явища отримали найменування трансгресії (наступ) і регресії (відступ) моря. Ця обставина має істотне значення для будівництва. Так, при будівництві споруд на березі наступаючого моря необхідно передбачати заходи щодо боротьби з розмивом цих берегів.
Інженерно-геологічні дослідження на морських берегах виконують або з метою освоєння морських прибережних територій, або для будівництва будівель і споруд на берегах. Основна увага приділяють визначенню особливостей даного моря (трансгресії, регресії), вивченню стійкості берегів і можливості її порушення під впливом діяльності моря, різних процесів (зсуви, обвали і т. Д.). Залежно від поставлених завдань інженерно-геологічних досліджень піддаються не тільки берегова частина на суші, але і прибережна (підводний) частину моря.
Абразионного робота моря. Геологічна діяльність моря у вигляді руйнування гірських порід, берегів і дна називають абразією. Процеси абразії знаходяться в прямій залежності від особливостей руху води, інтенсивності та напрямки дують вітрів і течій.
Основну руйнівну роботу здійснюють: морський прибій і в меншій мірі різні течії (прибережні, донні, припливи і відливи).
Морський прибій. Хвилі діють на берег постійно. Під силою удару морські береги руйнуються (рис. 124), утворюються уламки порід, які підхоплюються хвилями і «бомбардують» берега. Головне значення в цьому процесі має механічна сила хвиль і постійне ударне дію хвиль і уламків порід.
Сила удару морської хвилі досить значна. Під час великих бур хвилі здатні перекочувати брили порід масою в 30-40 т на відстань до 10-20 м. При ударі по стрімких берегів хвилі іноді піднімаються на висоту до 20 м.
З глибиною дію хвиль послаблюється. Хвильові руху в море припиняються на глибинах, рівних приблизно половині довжини хвилі, т. Е. Відстані між двома сусідніми гребенями.
Морські берега в результаті підмиву руйнуються від хвиль з різною швидкістю від сантиметрів до кількох метрів в рік. Так, в районі Сочі - 4 м / рік, глинисті невисокі берега узбережжя Азовського моря - до 12 м / рік. На швидкість підмиву впливає ряд факторів. Найбільш повільно руйнування протікає на ділянках берегів, складених скельними породами типу граніту, гнейсу і ін. Швидше за все руйнуються береги, складені пухкими осадовими відкладеннями (суглинок та ін.). Суттєве значення має характер нашарування порід (рис. 125, а). Так, найбільш швидко руйнуються береги, складені породами з пологим кутом падіння від моря (рис. 125, 6), і менш швидко - з пологим кутом падіння в бік моря (рис. 125, в). В цьому випадку хвилі ковзають по поверхні шарів, завдаючи їм незначні руйнування. Правда, в останньому випадку глинистих порід таке залягання шарів нерідко призводить до утворення зсувів, як, наприклад, на Чорноморському узбережжі в районі Сочі-Туапсе. Досить стійкі берега з горизонтальним заляганням шарів (рис. 125, г).
Руйнівна робота хвиль особливо значна у крутих, стрімчастих берегів, де глибина моря порівняно велика.
Мал. 125. Стійкість берега моря в залежності від напластовиванія порід:
а-середня; б-мінімальна; в - максимальна; г-профіль морського берега з терасами; 1 - хвилі; 2 положення шарів порід; 3 - можливі зсуви; 4 - підводна тераса;
5 - надводні тераси, 6 - пляж
Пологі берега гасять ударну силу хвилі, і абразія проявляється в меншій мірі. В результаті абразії морські береги набувають чіткіших обрисів в плані і розрізі. Лінія берега в плані може бути сильно порізаною або зберігати більш-менш плавні обриси.
В результаті абразії на берегах утворюються Волнопрібойная тераси. В одних випадках ці тераси можуть бути складені корінними породами, в інших - морськими відкладеннями (акумулятивними). В силу коливання рівня моря або, інакше кажучи, вертикальних тектонічних коливань прибережної території морські тераси можуть розташовуватися вище пляжу або перебувати під водою. Тераси вище пляжу показують підняття берега і відступ берегової лінії в сторону моря. Такі тераси називають морськими. Підводні тераси свідчать про настання моря і опусканні берега нижче рівня води. Пляжем зазвичай називають частину берега, яка перекривається максимальною хвилею або припливом. При наявності пляжу шириною більше 20 м енергія хвиль гаситься в його межах. Руйнування корінного берега вище пляжу не відбувається. При відсутності пляжу берег руйнуватиметься найбільш інтенсивно.
Крім механічного руйнування морська вода надає хімічний вплив. Вона розчиняє породи і будівельні 372 матеріали. Значне руйнівний вплив надають багато морські організми і рослини. Наприклад, планктон, створюючи шар обростання, може руйнувати бетон і камінь.
Відому руйнівну роботу роблять морські течії - прибережні і донні, а також припливи і відливи, які в Росії найбільш значні в морях Тихоокеанського басейну. Для будівництва найбільш важливі берегові течії, що визначають накопичення пляжів.
Морські припливно-відливних і постійні течії мають незначні швидкості - від сантиметра і до десятків сантиметрів в секунду. Лише швидкість постійного течії Гольфстрім досягає 2,5 м / с. Очевидно, що руйнівна робота течій в порівнянні з хвилями досить невелика. Найбільше значення течії мають в перенесенні продуктів руйнування. У підвішеному стані ними транспортуються розчинені речовини і піщано-глинисті частинки. Більші частинки і уламки порід особливо при припливів-течіях переносяться в основному волочінням по дну.
Хвилі переміщують уламковий матеріал волочінням по дну і пляжу, але транспортує дію надають лише ті хвилі, які спрямовані до берега під деяким кутом. В цьому випадку уламки пересуваються вздовж берега. Швидкість їх руху залежить від інтенсивності хвиль і може бути значною. Так, в районі Сочі на Чорноморському узбережжі зафіксовані випадки переміщення окремих уламків зі швидкістю 700 м / сут, а галечника -до 100 м / сут. Перенесення уламків вздовж берегів може відбитися на розмірі пляжу в бік його збільшення або зменшення. В даному випадку велику роль відіграють гірські річки, які є великими «постачальниками» уламкового матеріалу.
Будівництво споруд в районі пляжу часто призводить до його розширення з того боку, звідки насувається маса уламків, і зменшення з іншого (зокрема, так позначається установка уздовж берега бун). До зменшення пляжів призводить також розробка і вивезення піску, гальки для будівельних цілей.
При проектуванні будинків і споруд на берегах морів необхідно враховувати абразію, обвалення берегів і можливе виснаження пляжів.
Для зміцнення берегів від абразії використовують ряд способів. За принципом роботи берегоукріплювальні споруди можна розділити на пасивні і активні.
До пасивних споруд відносять волноотбойние стінки вертикального типу, розташовані уздовж берега і приймають на себе удари морських хвиль. Для відкидання хвильових сплесків в сторону моря зовнішньої межі цих стінок надається криволинейная форма. Волноотбойние стіни виконують з монолітного залізобетону, а лицьову грань щоб уникнути стирання бетону піщано-гравійних матеріалом нерідко облицьовують штучним каменем з скельних порід.
Але все-таки наибольшое значення для зміцнення берега має пляж. Навіть порівняно неширока смуга пляжу, близько 7-10 м, може оберегти берег від руйнування. Пляжі необхідно зберігати і збільшувати або створювати їх. Цьому служить група споруд активного типу - буни і хвилерізи.
Буни затримують наноси, що переміщуються хвилями уздовж берега. Вони представляють поперечні залізобетонні стіни, що встановлюються нормально або під кутом до лінії берега. Хвилі, зустрічаючи на своєму шляху перешкоду, втрачають швидкість і переносяться ними наноси відкладаються між бун. Буни бувають різних конструкцій, наприклад, з двох рядів залізобетонних або металевих паль, з кам'яною накидкою і покриті бетонної шитій. На Чорноморському узбережжі Кавказу ставлять буни у вигляді залізобетонних ящиків - понтонів, які після установки заповнюють бетоном або бутобетон (рис. 126).
Хвилерізи створюють паралельно берегової лінії на відстані 30-40 м від берега і на глибині 3-4 м (рис. 127). Відстань залежить від складу порід берега і наявності хвилевідбійної стінки. Верх хвилерізу встановлюють на глибині 0,3-0,5 м від низького рівня моря. Полога грань хвилерізу повинна бути звернена в сторону моря. Вони можуть бути з монолітного бетону або залізобетонних коробів, заповнених бетоном (або каменем).
Мал. 127. Берегозахисні споруди:
1 - хвилелом; 2 - уламковий матеріал; 3 - пляж; 4 - хвилі
Останнім часом для захисту берегів часто застосовують залізобетонні тетраподи, що представляють собою фігуру з чотирма відгалуженнями в формі зрізаних конусів, симетрично розміщених в просторі. Завдяки такій формі тетраподи застряють в нарисі або грунтах і добре тримаються в крутих схилах (рис. 128).
Досить перспективним, як показали експериментальні дослідження, є використання для створення пляжу конструкцій з геосинтетичних матеріалів, наприклад, з поліетилену високого тиску.
Морські відкладення опадів. У морях і океанах, в силу транспортує дії води, опади розподіляються досить закономірно. Так, біля берегів накопичується грубообломочного маса (галечники, гравій і т. Д.); в зоні шельфу - піски різної крупності; на материковому схилі переважає глинистий ма-теріал. У міру віддалення від берега до уламковим накопичень (глинистим опадів) все більше домішується органічний матеріал, формуючи мули і опади хімічного походження. Головна маса опадів відкладається в прибережній і мілководній частині моря.
На низьких берегах за пляжною зоною формуються берегові вали з гальки, піску, битою черепашки (детрит). Вали виникають на відстані найбільшого набігання хвиль на низькі берега. Їх висота 1-5 м, ширина до 10-12 м.
Між валами і берегом розташовуються пляжні відкладення - піски, мули, гравій, рідше галечник. У зоні шельфу осідає основна маса опадів, серед яких перше за поширеністю, різноманітності і потужності займають уламкові; другий -органогенние; третє - хімічні освіти. Хімічним опадам в прибережній зоні більш властиві мілководні ділянки моря і лагуни (морські затоки, відокремлені від моря підводним бар'єром).
На материковому схилі і океанському ложі найбільше розвинені органогенні опади. Уламкові і хімічні опади мають підлегле значення.
Морські відкладення, що утворилися в морському середовищі, широко поширені на суші, де вони займають величезні простори на континентах у вигляді відкладень великої потужності і різного літологічного складу (рис. 129). Це пов'язано з коливальними рухами земної кори, в результаті яких морські породи опинилися піднятими над рівнем моря. Серед них частіше зустрічаються мілководні відкладення. Морські відкладення на суші прийнято називати корінними породами.
Будівельна оцінка порід морського походження визначається умовами їх утворення. Так, глибоководні відкладення на відміну від мілководних мають більш витриманий склад, значну потужність, однорідність, однотипні властивості. Відкладення шельфу досить одноманітні напластованию, але швидко змінюються по вертикалі. Породи, народжені у берегової зони, мінливі в усіх відношеннях.
Стародавні морські відкладення є надійною основою під будівлі та споруди. Однак не слід забувати, що в цих породах можуть бути присутніми домішки негативного характеру, наприклад, піриту і ряду водорозчинних солей. Глибоководні глини часто знаходяться в переущільненому стані: в крутих схилах в них часто виникають зсуви. Завжди надійними підставами служать піски, галькові і інші породи уламкового походження. До слабких грунтах по міцності і стійкості відносяться потужні товщі сучасних прибережних мулів.