Государственный комитет РФ по рыболовству

Астраханский государственный технический университет

Кафедра: «Геологии нефти и газа»

Курсовая работа

По инженерной геологии на тему:

«Оценка инженерно-геологических условий Алтае-Саянского региона»

Выполнил: Студент группы ХЭ-21

Ташлыков Ю.

Проверил: Старший преподаватель

Калашник Ж.В.

Астрахань 2009 год

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

СТРАТИГРАФИЯ И ТЕКТОНИКА

ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Инженерная геология – это наука, изучающая условия инженерного освоения и преобразования геологической среды. В современных условиях ни одно сооружение не может быть построено и надёжно эксплуатироваться, а в дальнейшем ликвидировано без достоверных и полных инженерно-геологических материалов.

Основной задачей инженерной геологии является прогноз изменения природных условий в связи с хозяйственной деятельностью человека.

Целью данной курсовой работы является оценка инженерно – геологических условий Алтае-Саянского региона.

Алтае-Саянская горная страна охватывает горные сооружения Восточного и Западного Саян, Кузнецкого Алатау, Горной Шорин и Горного Алтая. В административном отношении она включает южную часть Красноярского края, Туву, южные районы Иркутской области, большую часть Алтайского края, Кемеровскую область и южную окраину Новосибирской.

Инженерно-геологические исследования в Алтае Саянском регионе, начавшиеся ещё в конце 19 века, на большей части территории ограничивались изысканиями, которые велись при строительстве железных и автомобильных дорог, промышленных сооружений и жилых домов, т.е. носили местный характер. Массовый характер они приобрели в Кузбассе, а в последние годы и в Минусинской впадине (в пределах активно осваиваемых частей региона).

Инженерно-геологические исследования в Кузбассе были направлены в основном на изучение горно-технических условий разработки угольных месторождений и площадок под крупные промышленные объекты, строительство посёлков и отдельных зданий. В настоящее время изучение инженерно-геологических условий Кузбасса связано главным образом с развитием шахтных полей в направлении ряда жилых массивов и необходимостью устранения последствий антропогенной деятельности.

Наиболее крупные объекты инженерно – геологических изысканий в Алтае-Саянском регионе – Красноярская и Саянская ГЭС. При изыскании под эти объекты детально изучались инженерно-геологические условия створов плотины, проводилось обследование зон затопления, оценивался характер вероятного развития геологических процессов в береговой и прибрежной зонах, а после сооружения ГЭС были созданы станции, ведущие за характером этих процессов.

При изысканиях на трассах железных и шоссейных дорог, на промплощадках городов, при разведке месторождений рудных полезных ископаемых выполнялись не обобщённые детальные инженерно-геологические работы.

Физико-географический очерк

Алтае-Саянский регион соответствует большей части единой геотекстуры, из состава которой исключена её крайняя западная часть. Это горная страна, сформированная в процессе многократного воздействия эндогенных процессов, что привело к созданию сложного сочетания морфоструктур, часто не совпадающих по площади и по ориентировки с геологическими структурами. Значительную роль в образовании большинства морфоструктур сыграли восходящие блоковые движения или куполовидное воздымание центральных частей регионов, меньшую, но заметную роль – горизонтальные сдвиги и надвиги.

В пределах Алтае-Саянской горной страны возникло сочетание горных систем, самыми крупными из которых являются Алтай, Восточный и Западный Саян, Кузнецкое нагорье. Хотя Алтае-Саянская горная страна в целом вытянута с запада на восток, здесь развиты как широтно ориентированные, так и меридиональные хребты, а также хребты северо-западного и северо-восточного простирания. В её строении много высоких и средних по высоте гор, вершины которых достигают 4 – 4,5 км, ограниченно распространены низкогорные массивы. Общая картина осложняется рядом межгорных впадин, неравномерно распределённых по площади, и характеризующихся равнинным или почти равнинным рельефом. Максимальные абсолютные высоты отмечены на юге Горного Алтая и в Восточном Саяне; наиболее низкие части региона – Минусинская и Кузнецкая впадины.

Горный Алтай – самая сложная морфоструктура региона, которая представляет собой не одну, а несколько горных морфоструктур, рассматриваемых как единое целое. Эти морфостутуры образованы сочетанием сложных антиклинориев с выступами докембрийских пород. Характерная черта Горного Алтая – обилие межгорных впадин и озёр ледникового и смешанного периода.

Восточный Саян – сложная морфоструктура, сформированная на древнейших образованиях Алтае-Саянского региона. Это – сводовое поднятие, разбитое на блоки, образующие в рельефе ярусное чередование плоскогорий. Многочисленные хребты с высотами до 3100 м и отдельными более высокими вершинами обладают альпинотипным рельефом с каньонообразными долинами и трапецеидальными обрывистыми склонами. На северо-западе и северо-востоке располагаются средневысотные (1800-2400 м)горы со сглаженными очертаниями. Часто встречаются плоские вершинные поверхности с невысокими куполовидными гольцами на них.

Западный Саян – глыбовая морфоструктура, сформированная на каледонском основании: это система широтно-ориентированных хребтов, разделённых глубоковрезанными долинами, вытянутыми на северо-восток более чем на 600 км при ширине около 240 км. В осевой части располагается высокогорье с альпийскими хребтами, гольцовым рельефом с частыми гребневидными водоразделами и обнажёнными крутыми склонами. К северу их сменяет низко- и среднегорный рельеф с высотами 1400 – 2300 м, с преобладанием более пологих склонов и развитых долин с аккумулятивными террасами. На юге доминируют плоскогорные массивы высотой 2500 – 2800 м с одиночными гольцовыми вершинами и отдельными хребтами, с пологими водоразделами.

Кузнецкая впадина, вытянутая на северо-запад на335 км при ширине 80 – 100 км, представляет собой унаследованную морфоструктуру, сформированную на месте средне- и позднепалеозойских прогибов, выполненных толщей угленосных отложений карбона, Перми, триаса и юры. Это полого понижающаяся на северо-запад холмисто-увалистая равнина с абсолютными отметками 200 – 400 м, т.е. располагающаяся на тех же высотах, что и примыкающий к ней с запада Салаирский кряж. От Салаирского кряжа она отделена чётко выраженным в рельефе тектоническим уступом высотой до 100 м, на северо-западе ограничена надвигом.

Минусинские впадины – серия морфоструктур, приуроченных к единой области древнего погружения. Границы кайнозойских впадин и древних структур не совпадают, в целом кайнозойские впадины занимают меньшие площади, чем древние прогибы. Наиболее северная из впадин – Назаровская представляет собой предгорную равнину, сливающуюся с равнинами Западной Сибири; Северо-Минусинская – холмистую равнину, Средне-Минусинская – чередование долинообразных понижений, а Южно-Минусиская – расчленённую равнину. Поверхность равнин в целом наклонена с юга на север от 500 – 520 до 250 – 300 м.

Морфоструктуры оказывают влияние на характер речных долин, пересекающих их. В пределах неоструктур, характеризующихся наиболее интенсивным поднятием в течении кайнозоя, долины рек глубоко врезаны, имеют крутые склоны, отличаются непостоянством продольных уклонов, обилием порогов и перекатов. Широко развитые молодые разломы находят отражение в рисунке гидросети: устанавливается множество прямолинейных участков долин, приуроченных к линиям разломов: наиболее чувствительны к расположению разломов притоки высоких порядков – они прямолинейны, обладают крутыми изгибами русел, протекают по границам локальных неоструктур.

Стратиграфия и тектоника

Горные породы представлены комплексами скальных вулканогенных образований, сосредоточенных в восточной части Алтае – Саянского региона, и нескальных осадочных несцементированных грунтов, в составе которых по условиям залегания и инженерно-геологическим особенностям различают палеоген-неогеновые отложения, приуроченные главным образом к многочисленным межгорным впадинам, и четвертичные накопления, неравномерно распределённые на всех элементах рельефа. Палеоген-неогеновые отложения могут залегать как под покровом более молодых образований, так и непосредственно на дневной поверхности; чаще всего их выводы приурочены к окраинным частям межгорных впадин. Все четвертичные накопления, как правило, выходят на дневную поверхность.

Вулканогенный комплекс формировался с раннего миоцена до верхнего плейстоцена в Саяно-Сангиленском и Тувинском регионах. Он представлен туфогенно-осадочными и эффузивными породами. Туфогенно-осадочные породы образуют обычно широкие поля, сложенные пирокластическим материалом, частично смешанным, а частично переслаивающимися с нормально-осадочным материалом. Эффузивы представлены в основном базальтами, образующими сплошные покровы и потоки, выполнявшие понижения древнего рельефа, часто заполнявшие долины. Мощность базальтов достигает 700 м, в направлении на запад и восток она снижается до нескольких десятков метров.

Комплекс озёрных и болотных отложений в эоцен-олигоценовой части разреза представлен пачками алевритов с прослоями глин, песков и гумусированных глин, сменяющимися вверх по разрезу глинами, иногда песчанистыми или содержащими гальку. Породы могут быть смяты в пологие складки и имеют суммарную мощность до 100 – 130 м.

В нижнем – среднем миоцене формируются преимущественно озёрные плотные карбонатные глины с прослоями мергелей и известняков, которые иногда могут замещаться песками, галечниками и конгломератами в краевых частях впадин. Толща карбонатных глин всегда является региональным водоупором, мощность её может достигать 150 м. Озёрные отложения верхнего миоцена представлены горизонтальнослоистыми песками с прослоями суглинков и глин, а в прибортовых частях впадин песчано-галечными накоплениями мощностью до 60 м.

Комплекс полигенетических грубооломочных отложений верхнего миоцена – плиоцена представлен преимущественно мелкозернистым, грубослоистыми валунно-галечными отложениями, конгломератами, щебнями, реже песками и глинами. Суммарная мощность комплекса достигает 100 м.

Комплекс четвертичных ледниковых отложений состоит в основном из морен средне- и верхнеплейстоценового возраста, в меньшей мере из морен голоценовых, камовых и озовых формирований. В составе морен преобладает грубообломочный материал – глыбы, щебни, валуны, галька, песок, иногда почти без заполнителя, но чаще перемешанные с глинистым, суглинистым, или песчано-глинистым материалом в самых разнообразных соотношениях, изредка встречается «глинистая морена», почти не содержащая обломков. Морены выполняют понижения рельефа, залегают на склонах, но иногда представлены обрывочными нагромождениями, встречаемыми чаще всего на плоских водоразделах, обладают бугристой или бугристо-западинной поверхностью, мощность их от нескольких до десятков метров

Комплекс озёрных отложений четвертичного возраста главным образом голоценового встречается на территории Алтае-Саянского региона не очень часто. Эти отложения выполняют небольшие озёрные впадины. Чаще всего они представлены слоистым песчано-глинистым материалом, но иногда в них встречаются галечные горизонты, а в горных озёрах компленкс может быть представлен уплощёнными крупными гальками с очень небольшим количеством песчаного или глинистого заполнителя. Мощность озёрных отложений невелика, обычно не превышает нескольких десятков метров.

Комплекс лёссовидных покровных суглинков плейстоценового возраста встречается только на севере Алтае-Саянской горной страны в пределах Кузнецкого и Минусинского регионов. Это субаэральные суглинки и супуси часто пылеватые, иногда с прослоями глин и горизонтами, обогащёнными гравием и мелкой галькой и с горизонтами погребённых почв, или такого же состава и строения породы, возникшие за счёт облёссования верхних горизонтов озёрных и ледниковых отложений. В общем случае мощность покровых суглинков находится в пределах 10 – 30 м.

Комплекс склоновых и элювиальных отложений голоценового возраста представлен осыпными, обвальными, элювиальными и другими, в том числе и смешанными, типами образований. В их составе преобладают обломки, глыбы, щебень, в разных пропорциях сочетающиеся с полуокатанными и окатанными обломками, суглинками, дресвой и гравием, глиной. Состав обломочных пород зависит от состава исходных коренных пород, крутизны и протяжённости склонов, длительности переработки обломочного материала. Почти все виды склоновых отложений в процессе переноса концентрируются в промоинах и логах. Они могут перекрывать речные террасы, смешиваться с аллювием, перерабатываться речным потоком. Мощность комплекса на склонах возрастает сверху вниз от долей и первых метров до нескольких метров.

История геологического развития

Современные инженерно-геологические условия Алтае-Саянского региона в значительной мере предопределены историей его геологического развития. Ранними этапами геологической истории обусловлен характер распределения геологических формаций в пространстве, их строение и состав, структуры и текстуры слагающих их пород, степень метаморфизма пород и условия их залегания. На поздних этапах геологического развития формировались рельеф и стратиграфо-генетические комплексы рыхлых отложений, преобразовались и приобрели современные свойства верхние горизонты скальных пород, возникла криолитозона. Сложность геологической истории, её многоэтапность привели к созданию разнообразных геологических и гидрогеологических структур, обусловливающих неоднородность инженерно-геологических условий региона.

Докайнозойские этапы развития

История геологического развития Алтае-Саянского региона – история формирования и развития разновозрастных геосинклиналей, аткже дальнейшего становления молодых (палеозойских) платформ. Ранний этап геологической истории Алтае-Саянской страны тесно связан с образованием Сибирской платформы, которая уже в конце раннего протерозоя превратились в жёсткий блок. Наиболее древние архейские гнейсы, амфиболиты, кварциты и магматиты образуют относительно небольшие массивы в центральной части Восточного Саяна и Кузнецкого Алатау. Гораздо шире распространены преимущественно верхнепротерозойские формации. Они известны в западной части Восточного Саяна, Туве, Кузнецком Алатау и Западном Саяне. В дорифейских разрезах преобладают карбонатные, сильно метаморфизованные толщи пород; вулканогенные образования приурочены к узким зонам, отвечающим крупным глубинным разломам.

Рифейские отложения представляют собой типичные геосинклинальные образования, характеризующиеся широким развитием вулканогенных пород. Начиная с этого этапа история формирования структур Алтае-Саянской страны представляет собой историю последовательного причленения разновозрастных складчатых подвижных поясов к жёсткому платформенному блоку Сибирской платформы. Процесс консолидации байкалид завершается в нижнем кембрии. Возникшие при этом структуры осевой части Восточного Саяна вытянуты вдоль современной окраины Сибирской платформы, постепенно меняя своё простирание от почти широтного до северо-западного. По мере удаления от края платформы ориентировка структур становится более разнообразной.

На остальной территории по-прежнему существовала обширная геосинклинальная область, и происходило накопление нижнекембрийских осадков, широко распространённых вдоль северного склона Западного Саяна и на западе Восточного Саяна. Среди них мс инженерно-геологических позиций важно различать два типа формаций: существенно вулканогенных и вулканогенно-осадочных и карбонатных, сложенных разнообразными известняками с незначительными прослоями кремнистых сланцев, песчаников и туфогенных пород. Геосинклинальное развитие в этих районах прекратилось в среднем кембрии. Средний кембрий представлен часто лишь нижними горизонтами. Верхний кембрий почти во всех районах отсутствует.

На территории Западного Саяна геосинклинальный режим сохранился вплоть до раннего силура. За это время здесь накопилась мощная толща песчано-сланцевых пород. Во внутренних частях встречаются мощные горизонты известняков. В Западном Саяне складчатость произошла лишь в силуре.

Весьма разнообразно геологическое строение Горного Алтая. С востока на запад здесь наблюдается омоложение возраста геосинклинальных толщ. Геосинклинальный режим закончился к верхнему девону, что позволяет относить его к раннегерцинским складчатым сооружениям. Структуры Горного Алтая характеризуются очень напряжённой линейной складчатостью.

Герцинский тектонический цикл оказал большое влияние на ранее сформированные складчатые пояса: в их пределах усложнялась складчатость, происходили подвижки по разломам, внедрялись интрузии. Возникли наложенные прогибы. Формировались и другие наложенные структуры.

Таким образом, переход от геосинклинальной к орогенной стадии развития происходил в разных частях Алтае-Саянской страны в разное время. Причём, в то время как одни её части находились ещё в стадии геосинклинальных преобразований, в других могло происходить накопление орогенных формаций, а какие-то части, испытав глыбовые или сводо-глыбовые перемещения, превращались в стабильные структуры – массивы или молодые платформы. К началу мезозоя вся Алтае-Саянская страна вступила в платформенную стадию развития.

В мезозое Алтае-Саянская страна подвергалась длительной денудации, а затем испытала обширное сводовое поднятие, на фоне которого на месте Центрально-Тувинского геосинклинального прогиба, Кузнецкого и Минусинского орогенных прогибов предыдущего этапа образуются система впадин, наследующих отдельные остаточные формы структур и знак их движения. Эти впадины имеют изометричную или неправильную форму. Помимо них возникают впадины-грабены, приуроченные к зонам разломов, рассекающих более древние структуры. В большинстве впадин происходит накопление грубых толщ с обилием конгломератов, галечников, песчаников, в последствии смятых в простые складки.

В самом конце мезозоя и на границе мезозоя и кайнозоя в Алтае-Саянском регионе возникают новые разломы, часто не связанные ни положением, ни ориентировкой с более дремними разломами, образуются небольшие грабены, опускание которых продолжается в кайнозое – формируются межгорные впадины.

Кайнозойские этапы развития

Геологическое развитие Алтае-Саянской страны в кайнозое происходит в условиях сформировавшегося горного рельефа, весьма близкого к современному. На западе высоты горных хребтов уже в начале кайнозоя были сопоставимы с существующими ныне, а в восточной части были несколько ниже современных. Наиболее существенные изменения характера рельефа территории по сравнению с докайнозойским произошли на востоке Алтае-Саянской страны.

Тектоническая активность кайнозоя начала проявляться в разных частях Адтае-Саянской страны не одновременно. Ранее всего она проявилась на Алтае, в его юго-восточной части. В восточном Саяне начало неотектоничеких движений относится к палеоцену. При этом активно проявляются как подвижки по глубинным разломам, так и по вновь возникающим разломам.

Важнейшим отличием кайнозойских этапов от всех предыдущих является преобладающая роль зкзогенных факторв над эндогенными в формировании реьефа и отложений, всех компонентов инженерно-геологических условий территории. Экзогенными процессами обусловлено накопление различных континентальных комплексов рыхлых отложений, которые концентрируются главным образом в межгорных впадинах и речных долинах. Склоны и водоразделы в течении кайнозоя служат, в основном, источниками поступления обломочного материала или транзитными путями его перемещения.

Климат региона в кайнозое постепенно сменялся на всё более холодный, но эта смена происходила неравномерно: временами наступали кратковременные периоды повышения температур, но никогда не достигался уровень предшествовавших эпох. Смена климатической обстановки сказывалась на характере экзогенных процессов, а также на составе и строении образуемых на этапах осадков.

По условиям формирования отложений, определяемых сменой тектонической и климатической обстановок, и характеру тесно с ними связанных комплексов экзогенных процессов, в формировании современных инженерно-геологических условий в кайнозойской истории Алтае-Саянского региона выделяют семь этапов:

Позднемеловой-палеоценовый этап отличается жарким и влажным тропическим и субтропическим климатом. Преобладающую роль на этом этапе играют процессы химического выветривания; начало процесса корообразования относится к концу раннего мела и к поздней юре. Тектонические подвижки, имевшие характер медленных поднятий и опусканий, продолжались; сними связаны активизация склоновых процессов и размыв кор выветривания, образование толщ пород, сложенных слабо перемытым материалом.

Эоцен-раннеолигоценовый этап характеризуется активизацией восходящих движений, проявившейся не одновременно в разных частях Алтае-Саянского региона. Тектонические движения ведут к дальнейшему медленному погружению днищ впадин-грабенов и формирование котловин, частично заполненных осадочными накоплениями.

Средне-верхнеолигоценовый этап характеризуется затуханием тектонической активности. В котловинах формируется озёрно-болотные, преимущественно глинистые угленосные отложения. Вместе с тем в олигоценовых разрезах Чуйской


29-04-2015, 00:50