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

них — кварц — 40—42,2%, полевые шпаты— 14—18,6%, слюды —

14—15% и др.

В минералогическом составе лессовидных пород сукайтинского комплекса содержанке легкой фракции колеблется от 82 до 84%: кварц—36,8—39,8%, калиевые полевые шпаты—13,9—16,6%, хло­ риды—9,5—14,8%, биотит—1,6—2,3%, глинистые минералы—8,7— 11% и др.; тяжелой фракции (магнетит, ильменит, лимонит, цир­ кон, сфен, рутил и др.)—от 0,7 до 1,5%.

Карбонатность лессовых пород зависит от климатических усло­ вий, характера материнских пород и органических веществ. Она предопределяет некоторые свойства лессовых пород, в свою оче­ редь влияющих на характер и направление физико-механических процессов и явлений, связанных с ними. Так, А. Малицкий большую' роль в формировании «лессового карста» отводит миграции карбо­ ната кальция, которая происходит преимущественно вдоль сло­ истости карбонатных пород.

Лессовые конкреции образуются в пустынных и полупустынных зонах, иногда'— в обстановке солонцеватого" почвообразователь­ ного процесса.

Одни исследователи (А. К. Ларионов) считают, что количество карбонатов в лессовых породах связано с географическим положе­ нием и не зависит от их генезиса, по мнению других (Г. А. Мавлянов, А. И. Исламод, М. С. Касымов, Э. В. Кадыров, М. К. Умаро­ ва), генезис лессовых пород Средней Азии в известной степени влияет на содержание в них карбонатов. Главную массу карбона­ тов составляют кальцит (СаСОз), доломит (CaMg(C03)2), мень­ шую—магнезит (MgC03). Карбонаты присутствуют в лессах в ви­ де конкреций, корневидных форм, пленок и д распыленном со­ стоянии.

Карбонатность лессовых пород определялась методом, описанны,м Н. Е. Веденеевой, А. К. Ларионовым и др. В камен­ ном лессе карбонаты составляют в среднем 28,5%, в пролювиаль­ ных лессах правобережья (Qn)—28,8%, левобережья—29,2%, в пролювиальных лессах правобережья сукайтинского комплекса (Qm)—29,1%, как и в пролювиальных лессах левобережья — Qщ

(табл. 10).

Лессовидные породы правобережья пролювиального происхож­ дения (Qn) содержат 29% карбонатов, левобережья—28%, сукай­ тинского комплекса (Qm) — 28,7 и 28,3% соответственно. В делю­ виальном лессе (Qm) карбонаты составляют 28,7%, в лессовид­ ных породах количество их уменьшается почти на 1%, в лессовид­ ных породах элювиального происхождения (Qn) содержание кар­ бонатов—30%, аллювиального (Qm )— 29,7%, Qiv— почти на 1%: меньше (табл. 10).

В лессовых породах равнинной части по сравнению с горной карбонатов на 1 % меньше. Более низкие содержания их приуро­ чены к аллювиальным лессовидным породам верхнечетвертичной (Qm) и современной (Qiv) фаз денудации.

62

В лессовых породах содержание карбонатов колеблется в горной зоне от 27,2 до 31%, в равнинной—от 26 до 29%, а значения относительных колебаний равны 3,8 и 3,0% соответственно. В лес­ совых породах равнинной зоны в целом карбонатов меньше на 1%, чем в таковых горной зоны. Более низкие содержания карбонатов отмечаются в аллювиальных лессовых породах Qm и Qiv.

(табл. 11). Содержание легкой фракции в лессовых породах горной зоны колеблется от 86 до 96%, среднее 89,7%, равнинной зоны — от 78 до 88%, среднее 85,1%, т. е. почти на 5% меньше, чем в по­ родах горной зоны.

В лессовых породах горной зоны содержание кварца колеблет­ ся от 40 до 42,5%, среднее 41,1%, полевых шпатов — от 14 до 25%, среднее 19,3%. В лессовых породах равнинной зоны соответствен­ но—37—39,7%, среднее 38,6%, полевых шпатов—12—16,5%, сред­ нее 14,5%.

Таким образом, по мере удаления от гор к равнине постепенно уменьшается содержание легкой фракции и в частности кварца и полевых шпатов и увеличивается содержание глинистых мине­ ралов.

63

Уменьшение количества наиболее стойкого минерала — кварца в лессовых породах равнинной зоны, по-видимому, объясняется тем, что за время транзита каменного материала с гор в равнину на десятки километров часть кварца разрушалась до пылеватого

Т а б л и ц а 11

Средние показатели минералогического состава лессовых пород бассейна р. Зеравшана (% от веса бескарбонатной части породы)

состояния (менее 0,005 мм) и не фиксировалась при изучении мине­ ралогического состава. Полевые шпаты относятся к нестойким ми­ нералам и легко поддаются-выветрцванию и разрушению. За счет них происходит образование глинистых минералов.

64

Содержание слюд в лессовидных породах горной и равнинной зон колеблется примерно в одинаковых пределах 11 —17%.

Содержание минералов тяжелой фракции в лессовых породах мало изменяется и количество их настолько мало, что они не мо­ гут оказать существенного влияния на качество грунтов (табл. 12).

В неорошаемых породах содержание легкой фракции колеб­ лется от 84 до 92%, а в орошаемых — от 84 до 8 6 %. Среднее со­ держание в первых — 89%, во вторых — 85,5%, т. е. в орошаемых породах легкой фракции на 3,5% меньше, чем в неорошаемых. Среднее содержание основных минералов также изменилось при орошении: кварца уменьшилось на 4,2%, полевых шпатов—на 7,4%, слюд—на 2,6%, а глинистых минералов увеличилось на

7,5% (рис, 15).

В таблице 13 приведены данные изменений средних содержаний

ленно-просадочные породы. Ниже кратко характеризуются основ­ ные минералы, слагающие лессовые породы.

его в породах достигает 40—45 %• Встречается он в виде округлых углцватых окатанных и неправильной формы зерен. В них иногда наблюдаются жидкие, газообразные и другие включения. Погаса­ ние волнистое, прямое. Показатели преломления 1,553—1,554.

К а л и е в ы е п о л е в ы е шп а т ы значительно распростране­ ны среди минералов легкой фракции. Они представлены ортокла­ зом и микроклином. Ортоклаз встречается чаще в виде удлинен­ ных неправильных и реже округлых зерен, загрязненных и бе­ сцветных, с хорошо ,выраженной спаянностью.

Микроклин представлен угловатыми и угловатоокатанными зер­ нами с низкими показателями преломления. Иногда он содержит включения кварца, мусковита, турмалина идр. Ортоклаз и микро­ клин часто пелетизированы и ожелезнены, мутно-бурой окраски.

66

Иногда наблюдается переход полевых шпатов в мелкочешуйчатые глинисто-сернистые агрегаты. В виде единичных зерен плагиокла­ зы встречаются редко.

М у с к о в и т отмечается в легких и тяжелых фракциях в виде листочков таблитчатых кристаллов, часто содержит включения циркона, рутила и др. Угасание прямое, косое и волнистое. Пока­ затель преломления Ng—1,581, Nm—1,582, Np—1,552.

в неорошаемых и орошаемых лессовых породах бассейна р. Зеравшана

удлиненных или игольчатых чешуек, очень хрупкие и самого раз­ личного цвета (зеленые, красные, желтые, голубые, бурые, чер­ ные), угасание прямое, косое или изотропное. Показатель прелом­ ления большей частью меньше, чем у канадского бальзама: Ng—- 1,499, Np—1,490, Ng—1,530, Np—1,560.

Минералы тяжелой фракции. Э п и д о т зеленовато-желтый, тем­ но-зеленый, бурый, состоит из округлых и призматических непра­ вильных зернистых агрегатов. Отличается ярким пурпурно-зеле­ ным и красноватым цветом. Угасание прямое, косое и волнистое. Показатель преломления 1,723—1,729.

Ц о и з и т отличается низким двупреломлением, темной и блед­ но-синей окраски, в призматических зернах характерно прямое

67

призматические таблитчатые зерна, дает прямое и косое угасание. Плеохроизм в крупных кристаллах от синевато-зеленого цвета до желтого.

С ф е н встречается в виде желтоватых, буроватых и бесцветных угловатых, слегка окатанных зерен. Показатели преломления вели­ ки, обладает резко выраженной шагреневой поверхностью и высо­ ким рельефом.

Ц и р к о н отмечается в виде призматических зерен с конечны­ ми гранями правильной формы. Обычно бесцветен. Наблюдаются зерна с включениями пузырьков жидкости и газа. Угасание пря­ мое, показатели преломления высокие—1,924—2,015.

А к т и н о л и т встречается в виде тонких призм, зернистых или волнистых агрегатов, желтовато-зеленых зерен. Слабо плеохрои чен, содержит рудные включения.

Т р е м о л и т наблюдается в виде угловатоокатанных призма­ тических, волокнистых агрегатов с зазубренными концами. Плео­ хроизм в окрашенных разновидностях резко выражен. Показатель преломления от 1,624 до 1,650.

Т у р м а л и н состоит из удлиненных призматических игольча­ тых, реже неправильных зерен. Цвет бурый, коричневый, желто­ ватый, реже зеленый, розовый и бесцветный. Показатели прелом­ ления довольно велики, благодаря этому обладает резким релье­ фом и шагреневой поверхностью. Угасание прямое. В зернах иног­ да наблюдаются включения циркона, рутила, пузырьков газа и рудных.

Р у т и л —кровяно-красные, коричневые, удлиненные призмати­ ческие, овальные, игольчатые зерна. Показатели преломления очень большие. Интерференционная окраска белая высшего по­

вато-бурых коротких призм с неровным изломом. Показатели пре­

ломления 1,736—1,750.

Б а р и т развит в виде неправильных таблитчатых кристаллов и призм, угловатых зерен. Призматические зерна дают прямое уга­ сание с положительным удлинением. Показатели преломления ко­

уплотненных пластинок с неправильными концами, реже угловатоокатанных зерен. Угасание косое с углом от 10 до 22°. Плеохроизм от бледно-зеленого цвета до темно-зеленого, удлинение положи­ тельное.

Гр. х л о р и т наблюдается в виде бледно-зеленых округло­ угловатых листочков и чешуек, чешуйчатых и волокнистых агрега­ тов. Он почти изотропный. Имеет низкую темно-серую интерферен­ ционную окраску. Оптический характер минерала то положитель­

68

ный, то отрицательный. Показатели преломления: Nm—1,570, Np— 1,562, Nm—1,60.

Гр. б и о т и т (черный) встречается в легких и тяжелых фрак­ циях. Формы таблитчатые, пластинчато-чешуйчатые или коротко­ призматические агрегаты с родными или зазубренными краями.

Показатели преломления—1,600, Nm—1,660, Np—1,560, Nm—1,600.

Угасание волнистое, косое и прямое обломочное, иногда изотроп­

редко легкой фракции в виде скопления мельчайших чешуек не­ правильной формы, зеленого цвета.

Ди с т е н отмечается в виде окатанных, столбчатых и призма­ тических зерен голубовато-синего и серого цвета. Наблюдается спаянность по одному или двум направлениям. Угасание косое—

30°, Ng —1,728, Nm—721, Np—1,713. Удлинение положительное.

Ди о п с и д обнаружен в виде угловатоокатанных и угловато­ призматических зерен, бесцветный, иногда бледно-зеленый. Удли­

нение положительное. Показатели преломления —1,664—1,700.

А н д а л у з и т встречается очень редко, в виде призматичес­ ких зерен. Бесцветный или розоватый, буроватый. Содержит рудные включения. Плеохроизм от кроваво-красного до бесцвет­

столбчатых агрегатов с рудными включениями. Бесцветный или

вотраженном свете — серебряно-черный.

Ил ь м е н и т обычно ассоциирует с магнетитом, часто встре­

чается в виде зерен неправильных форм. В отраженном свете имеет металлический блеск с красным оттенком. Трудно отличим от магнетита.

Г е м а т и т — пластинки — чешуйки неправильной формы. В шлифах красно-бурый и бурый с кроваво-красным оттенком.

в довольно большом количестве почти во всех образцах тяжелой фракции в виде обломков неправильной округленной формы.

В геохимическом отношении лессовые породы характеризуют­ ся, как отмечалось выше, преобладанием нескольких химических

вые шпаты и гидрослюды. Переход соединений кремния из одних форм в другие и миграция их в почвенном профиле происходят в

69

процессе выветривания пород и почвообразования. В этих слу­ чаях кремний поступает в раствор и мигрирует в форме щелочных силикатов.

Кроме кварца и полевых шпатов, носителями кремнезема яв­ ляются плагиоклаз, мусковит, глинистые минералы и силикаты, составляющие тяжелую фракцию пород.

Среднее содержание кремнезема в различных генетических ти­ пах лессовых пород колеблется от 48 до 59%. Количество его постепенно уменьшается по направлению течения временных по­ токов — от предгорий к равнине. Колебание содержаний кремне­ зема в лессовых породах, видимо, объясняется неравномерностью

мальное количество глинистых частиц в лессовых породах, а наи­ большему — максимальное содержание песчаных фракций.

Содержание кварца в лессовых породах также понижается с уменьшением размера зерен породы, а полевых шпатов увеличи­ вается. Следовательно, с уменьшением диаметра частиц лессовых пород в них понижается и содержание кремнезема.

По направлению от гор к равнинам в зависимости от уклонов местности и удаления от областей сноса в горизонтальном рас­ пределении осадков наблюдается постепенное замещение грубо­ обломочных фракций мелкоземистыми, что приводит к уменьше­ нию количества кварца (основного носителя Si02) и увеличению A I2O 3, Fe20 3, CaO, MgO и др. в концевых частях конуса выноса (в равнинной зоне).

Сравнительно равномерное распределение кремнезема в раз­ личных генетических типах лессовых пород и характер активной реакции среды, лежащей в интервале наименьшей растворимости

Г л и н о з е м . Число минералов, содержащих алюминий, огром­ ное — группа силикатов, алюмосиликатов, окислов и гидроокис­ лов, сульфатов, фосфатов и др. Алюминий мигрирует в растворах

глинозема начинает растворяться.

Важная роль в химическом составе лессовых пород принадле­ жит также глинозему. Содержание его в различных генетических типах лессовых пород колеблется от 7 до 16%. Как отмечалось выше, по мере уменьшения размерности зерен породы увеличи­ вается содержание глинозема с одновременным уменьшением кремнезема.

В процессе транспортировки обломочного материала часть по­

70

левых шпатов (основные носители глинозема) разрушалась -и оседала затем в мелкоалевролитовой фракции. При этом часть тонкодисперсного материала дробилась на месте первичного зале­ гания материнских пород под влиянием процессов выветривания. По данным А. Б. Нонова и др., роль химического разложения компонентов на путях переноса материала водными потоками практически исключается, уступая место механической дифферен­ циации.

Глинистые материалы как вторичные продукты, возникшие в ис­ ходных породах в результате процессов выветривания, переносились водными потоками и увлекались в осадок. Носителями глинозе­ ма в лессовидных породах являются глинистые минералы, поле­ вые шпаты и слюды.

Количество и распределение глинозема по генетическим типам лессовых пород зависит (как и кремнезема) от сортировки мате­ риала при осадконакоплении. Наиболее тонкодисперсный мате­ риал (главный носитель глинозема) уносился транспортирующи­ ми водными потоками в концевые части конусов выноса, поэтому, в этих местах наблюдается наибольшая концентрация гли­ нозема.

В лессовых породах, залегающих ниже зоны аэрации, содер­ жание глинозема больше, чем в залегающих выше зоны аэрации. Это явление объясняется тем, что выше зоны аэрации полевые шпаты более интенсивно выветриваются в результате почвообра­ зовательных процессов.

Равномерное содержание А120з в лессовых породах, а также pH, лежащая в пределах наименьшей растворимости глинозема, свидетельствуют о том, что в данном случае не было условий для миграции алюминия.

К числу окислов, постоянно присутствующих в лессовых по­

менит, магнетит, гематит, роговая обманка, биотит, пироксен, гра­ нат и Др.). Содержание железа в различных генетических типах лессовых пород относительно однородное и колеблется от 1,5 до 3%, среднее — 2,5%. Небольшие отклонения в содержании же­ леза в различных генетических типах лессовых пород и характер

71