книги из ГПНТБ / Мавлянов, Г. А. Инженерно-геологические свойства лессовых пород орошаемых территорий Узбекистана

причем по шурфу 24 наблюдаются хотя и не закономерные, но до­ вольно значительные изменения — от 69,20 до 87,10% (82,04%), преобладает выше 80%. Более равномерно содержание этой фрак­ ции по шурфу 76—79,8, на глубине 10 м до 84,35%. На остальных

(80,20—83,71%), лишь на глубине 9,50 м она составляет 75,74%,

в основном превышает 80,0% (81,01%).

Наиболее существенно изменялось при орошении содержание глинистой фракции: по шурфу 24 оно колеблется от 4,18 до 10,0% (5,31%), на глубине 6,0 м — 2,60%, а 9,0 м — 14,19%. Наиболь­ шее ее количество наблюдается на глубине от 0,50 до 2,5 ж и от

8,0 до 10,0 м (7,34—14,19%), а наименьшее — 3,0—7,0 м (2,60— 5,51%). Через 6 лет орошения (ш. 76) глинистая фракция состав­ ляет от 6,04 до 11,97% (8,94%), чаще более 10%. В результате дальнейшего орошения количество глинистой фракции повышает­ ся и через 30 лет (ш. 18а) равно 9,22%, максимальное — 15,19%,

преобладает более 10,0—19,0% (12,40%).

Таким образом, количество песчаной фракции после 30-летне­

На неорошаемой территории (ш. 24) порода представлена лег­ кой пылеватой супесью, после 6-летнего орошения (ш. 76) — пы­

леватой, а 30-летнего (ш. 18а) она переходит в легкий пылеватый суглинок.

Минералогический состав (табл. 26). Здесь наблюдаются сле­ дующие изменения: содержание легкой фракции по мере ороше­ ния уменьшается: по шурфу 24 оно составляет 90,136—98,526% (93,36%), в основном более 93%, по шурфу 76 — 84,508—93,319% (88,05%), в большинстве случаев не достигает 90%. Дальнейшее орошение приводит к еще большему снижению количества мине­ ралов легкой фракции. Оно колеблется от 80,890 до 84,687%

Здесь и далее в скобках приводятся средние величины.

102

(82,36%), преобладает 81—82%. Компоненты, составляющие лег­ кую фракцию, подвергаются значительным изменениям, так, по шурфу 24 кварц составляет 28,875—44,447% (37,81%), однако со­ держание более 40% отмечалось очень редко, чаще не превышает 37%. Несколько повышено оно в шурфе 76 — от 31,290 до 49,749% (39,430%). При дальнейшем орошении содержание кварца пада­ ет до 40—36,47%. По глубинам он распределен довольно равно­

мерно— 38—39% (39,04%)-

Количество калиевых полевых шпатов в основном превышает 7%, пределы их содержания — 5,538—7,959% (7,55%); на глуби­ не 0,00 м — 10,282%. При орошении количество калиевых шпатов уменьшается в связи с их разложением: по шурфу 76 на глубине 5,0 м оно составляет 1,686%, на поверхности максимум—9,957%, но во многих образцах — более 6% (5,96%). После 30-летнего орошения (ш. 18а) содержание полевых шпатов колеблется от

3,973 до 5,0% (4,68%).

Биотит по шурфу 24 распределен неравномерно — от 6,242 до 16,805% (11,94%). Закономерных изменений при орошении по шурфу 76 не отмечено, пределы колебания составляют 6,179— 12,816% (8,0%). В шурфе 18а наблюдается повышенное содержа­ ние биотита — 22,0—24,10% (23,47%), что обусловлено не про­ должительностью орошения, а наличием материнских пород с по­ вышенным содержанием биотита. Количество мусковита в шурфе 24 варьирует от 2,891 до 7,276% (6,90%), на глубине 4,0 м оно сос­ тавляет 12,746%, чаще — более 6—7%. После орошения по шур­ фу 76 оно редко достигает 6% (максимум 6,596%), содержание его снижается до 0,709%. С продолжительностью орошения мус­ ковит значительно вымывается — 1,401—1,708% (1,600%).

6-летнего орошения содержание их в общем несколько увеличива­ ется за счет разложения калиевых полевых шпатов и других мине­ ралов — от 12,417 до 25,468% (20,22%). Дальнейшее орошение в течёние 30 лет (ш.18а) приводит к значительному повышению их количества и более равномерному распределению по глубине — от 21,00 до 26,00% (23,00%).

Обломки пород по шурфу 24 составляют 3,769—11,829% (7,78%). По шурфу 76 их несколько больше (8,47%). Аналогич­ ными данными характеризуется и шурф 18а. Продолжительность орошения не оказала существенного влияния на содержание об­ ломков пород — 6,971—12,101% (9,28%). Количество фракции 0,005 лш по шурфу 24 почти постоянно — более 6% (6,0—6,8%), лишь на глубине 2,0 м оно составляет 1,20%, а 3,0 м — 9,2 %■ По шурфу 76 в результате орошения оно повышается от 5,5 до 15,0% (7,33%), что обусловлено физико-химическими процессами разло­ жения минералов. При более продолжительном орошении (ш. 18а) наблюдается дальнейшее повышение — 7,838—12,00% (10,0%).

103

104

105

эпидота, II группы роговой обманки, III группы граната) содер­ жатся в количестве: I — 0,014%, II — 0,013, III — 0,007, в шурфе

76: 1—0,013%, II—0,013%, III—0,007По­

следовательно, суммарное содержание легкой фракции при длительном орошении (30 лет) уменьшается на 11% (ш. 18а). Од­ нако количество некоторых преобладающих компонентов увели­ чивается. Так, количество кварца, устойчивого к воздействию фи­ зико-механических процессов, повышается. Содержание полевых шпатов уменьшается в связи с разложением их при орошении и образованием других минералов — продуктов их распада. В ре­ зультате воздействия среды значительно увеличивается количест­ во разложенных глинистых минералов.

Содержание тяжелой фракции, составляющей на неорошаемой площади 0,178% (ш. 24), после 30-летнего орошения не превыша­ ет десятые доли процента. Минералов этой фракции в породе ос­ тается ничтожно малое количество.

Валовой химический состав в результате орошения претерпе­ вает несущественные изменения (табл. 27). Содержание кремнезе­

(10,54%), встречались образцы с содержанием его более 10%, в

шурфе 76 — 9,67—11,11%' (10,94%). По шурфу 18а этот показа­ тель несколько занижен — 8,19—8,79%, или повышен — 12,69— 13,00 %. Распределение глинозема по глубине неодинаково (11,01%). Содержание окисного железа (Fe20 3) по шурфу 24 по­ стоянно — 2,55—3,99% (3,02%); в шурфе 76 его несколько боль­ ше — 3,02—4,01% (3,24%), в шурфе 18а содержание его по глу­ бине изменяется от 2,46 до 4,00% (3,48%). Из-за близких значе­ ний окисного железа на неорошенных и орошенных территориях наблюдать окислительный процесс невозможно. Содержание его по шурфу 24 составляет 3,02%, по шурфу 76 — 3,24%, по шурфу 18а — 3,48%. Распределение FeO по всем шурфам такое: шурф 24

— 1,17-1,44% (1,23%); шурф 76 - 0,86-1,68% (1,10%); шурф 18а — 1,03—1,92% (1,69%).

Содержание окиси кремния во всех шурфах несколько повы­ шено (более 2%); по шурфу 24 на глубинах 0,00 и 0,5 м — 2,09 и 2,11%, на остальных — 0,59—0,76%, "в среднем по всему разрезу

— 0,83%, по шурфу 76 на глубине 0,00 м — 2,30%, 4,0 м — 2,03%,

по другим глубинам — 0,56—0,97% (0,94%); по шурфу 18а на глубине 0,00 и 1,0 ж — 1,08 и 2,06%, в других интервалах — от

0,48 до 0,087%. (0,69%).

Марганец содержится по всем шурфам в сотых и изредка в де­ сятых долях процента. В этих количествах он не имеет существен­ ного значения и при орошении содержание его практически не из-

106

меняется. Все средние величины его по шурфам 24, 76 и 18а рав­

ны 0,06%.

Магний на неорошенной и орошенной территориях составляет более 2—3%; шурф 24 — 2,51—3,45% (3,13%); шурф 76 — 2,17— 3,37% (3,19%); шурф 18а — 2,15—4,16% (3,09%).

Содержание окиси калия по всем шурфам в основном состав­

по всем шурфам превышает 1%, но не достигает 4,0%; по шурфу

24 — от 1,17 до 3,55% (1,87%), по шурфу 76 — от 1,44 до 3,98% (2,03%), по шурфу 18а — от 1,19 до 3,55% (1,53%').

Содержание окиси кальция по шурфу 24 изменяется от 10,43 до 13,0%, причем в верхних глубинах (0,00; 0,5; 1,0 м) его не­ сколько больше — 12,0—13,0%; затем оно уменьшается от 11,26 до 10,43% (11,96%). В шурфе 76 с глубины 1,0 до 6,0 м наблюда­ ется повышение количества окиси кальция от 9,60 до 12,30% (11,79%); в шурфе 18а в верхних интервалах от 0,00 до 2,0 м сос­ тавляет 12,04—13,01%, затем снижается от 11,62 до 10,34% (11,00%).

Проследить влияние орошения на содержание окиси фосфора

связано, по-видимому, не с влиянием орошения, а с содержанием окиси фосфора в породе), в шурфе 18а, где орошение более про­ должительное (30 лет), оно возрастает от 0,11 до 0,35% (0,20%) и близко к данным по шурфу 24.

По шурфу 24 порода содержит в основном небольшое количе­ ство сульфатов — от 0,05 до 0,96% (0,29%), в шурфе 76 они пол­ ностью вымыты, только на глубине 5,0 м составляют всего 0,06%. Это свидетельствует о том, что в данной породе было мало суль­ фатов или они находились в ней в виде легкорастворимых солей. Повышенное содержание сульфатов в шурфе 18а (кроме глубин

0,00 и 1,0 м, где они составляют 0,07 и 0,04%) — от 0,50 до 0,96% (0,83%) — связано с находившимся в породе среднерастворимым гипсом.

Во всех шурфах порода обладает несколько повышенной карбонатностью: в шурфе 24 — от 8,34 до 10,70% (9,22%), в шурфе

^6 ~~ 8,22—10,99% (9,32%), в шурфе 18а — от 8,43 до 10,21% (9,43%). Орошение оказывает слабое влияние на труднораствори­ мые карбонаты кальция. На орошенных площадях наблюдается некоторое увеличение содержания карбонатов в связи с повышен­ ной способностью поглощать их из воздуха во влажной среде.

Таким образом, валовой химический состав лессовых пород

почти постоянен. При длительном замачивании (в течение 30 лет) он практически не изменяется.

108

Преобладающая алюмосиликатная часть во всех вариантах составляет немногим более 63%. С увеличением продолжитель­ ности орошения несколько уменьшается количество кремнезема —

жания окисного железа объясняется окислением части закисного железа при замачивании породы. Количество остальных компо­ нентов (MgO, СаО, С02) почти не изменяется.

Небольшое уменьшение окиси кальция в увлажненной породе

— 11,96 (ш. 24) — 11,0% (ш. 18а) — объясняется удалением ра­ створимых солей кальция в связи с нарушением известковистой цементации при орошении, незначительное увеличение окиси уг­ лерода — от 9,22 (ш. 24) до 9,43% (ш. 18а) — усвоением их из воздуха при увлажнении.

Особенно существенным изменениям в процессе орошения под­ вергаются воднорастворимые соли (табл. 28). По данным анализа водной вытяжки, на неорошаемой площади (ш. 24) плотный оста­ ток составляет от 0,060 до 1,440%, преобладают образцы с содер­ жанием его 0,84—0,98% (0,92). По шурфу 76 часть солей уда­ лена при орошении и плотный остаток колеблется от 0,666 до 0,798% (0,73%). Продолжительность орошения оказывает огром­ ное влияние на дальнейший вымыв солей: по шурфу 18а плотный

орошении (ш. 18а) они вымываются и не превышают сотые доли процента — 0,0345—0,0781% (0,0612%). Наиболее растворимы хлоридные соли (С1), в неорошенной породе (ш. 24) они распро­ странены неравномерно, в верхних интервалах (0,00; 0,50 и 1,00 м) их |больше (соответственно 0,1312; 0,1786 и 0,2666%); затем коли­ чество их уменьшается от 0,040 до 0,020%, на глубине 5,0—6,0 м хлориды не обнаружены. В среднем содержание их равно 0,0777%. После 6-летнего орошения (ш. 76) они распределяются по глуби­ нам более равномерно — 0,0200—0,0511% (0,0334%), что в 2 ра­ за меньше, чем в шурфе 24. По мере продолжительности ороше­ ния (ш. 18а) хлориды почти полностью вымываются и составля­ ют от 0,0005 до 0,0063% (0,0010%).

В шурфе 24 сульфатные соли (S04) распространены неравно­ мерно и количество их зависит, возможно, от наличия в породе кристаллов сульфатов солей кальция. Пределы колебания их до­ вольно значительные — от 0,0600 до 0,8400%. В процессе ороше­ ния (ш. 76) сульфаты по глубинам распределялись более равно­ мерно, но в количественном отношении изменились мало. Это свидетельствует о присутствии в породе мелких кристаллов сред-

109

роде, кроме легкорастворимых сульфатных солей (натрия и маг­ ния), может находиться также среднерастворимый гипс (CaSCM

— от 0,210 (ш. 24) до 0,008% (ш. 18а), труднорастворимые би­ карбонаты — еще в меньшем — 0,172 (ш. 24) и 0,061% (ш. 18а).

Тип и степень засоления пород зависят от продолжительности орошения. На неорошенной площади наблюдаются сульфатный

Т а б л и ц а 29

Карэонатность пролювиальных ле:совых пород на площади

тип и средняя степень засоления пород; после 6-летнего орошения

— карбонатно-сульфатный тип и слабая степень засоления, через 30 лет орошения — карбонатный тип, порода незасоленная1.

В результате 30-летнего орошения с площади 1 га лессовых пород на глубину 10 м удалено 1106 т. солей. Карбонатность лес­ совых пород (табл. 29) в шурфе 24 несколько повышенная — от 24,00 до 27,19%, в шурфе 76 в связи с орошением она снижается от 19,0 до 23,3% и в шурфе 18а — от 16,90 до 21,80%.

Уменьшение карбонатности лессовых пород при орошении объ­ ясняется нарушением известковистой цементации и удалением ча­ сти карбонатов при орошении. Процент гумуса (табл. 30) в шур­ фе 24 с глубиной последовательно уменьшается: от 2,60% на глу­ бине 0,00 м до 0,46% — 6,0 м, в шурфе 76 его содержится значи­ тельно меньше — от 0,29 до 0,67%, в шурфе 18а — от 0,12% на

В данной работе рассматривается главным образом изменение состава л свойств лессовых пород в связи с орошением территории, где грунтовые воды характеризуются обеспеченным оттоком.

112

глубине 9,50 м до 0,32% — 0,00 м. Чем продолжительнее ороше­ ние, тем больше гумуса удаляется из породы — 1,0 (ш. 24) — 0,20% (ш. 18а).

Т а б л и ц а 30

Гумус в пролювиальных лессовых породах на неорошенной площади (Ш.24) после 6-(Ш.76) и 30-летнего (Ш.18 а) орошения

ден, цинк, йод, бром, ванадий, бор, стронций и др.). В предлага­ емой работе приведены результаты изучения миграции некоторых из них (табл. 31) в зависимости от различных сроков орошения на основании полевых и лабораторных исследований, а также ли­ тературных материалов. Наиболее распространены в пролювиаль­ ных лессовых породах долины среднего течения р. Зеравшана цинк, медь, кобальт и марганец.

Содержание цинка в неорошенной породе шурфа 24 уменьша­ ется с глубиной примерно от 0,01 до 0,001 % (0,001—0,005%), шур­ фа 76 до 0,001%, изредка до 0,001—0,005%, в верхних интервалах цинк не обнаружен. В шурфе 18а до глубины 6,0 м он отсутствует. На глубине 9,0 и 9,5 м содержание его 0,001 %—0,005%.

Марганец в породе шурфа 24 составляет в основном 0,005— 0,01 %, иногда 0,01—0,005 и, как исключение,— 0,05—0,1% (0,005-^0,05%). В шурфе 76 преобладает 0,001—0,005%, изредка 0,001—0,01 % и, как исключение, 0,01—0,05%, на глубине 3,5 и 4,0 м марганец отсутствует, а ниже в среднем составляет 0,001— 0,005%. В верхних интервалах шурфа 18а марганец не обнаружен,