книги / Общая геология

в темноте. В пещерах Австралии продолжают жить сумчатые животные некоторых почти вымерших видов. В условиях пещер они потеряли зрение. Пещеры в известной степени являются живыми музеями некогда живших на Земле животных организмов.

В результате растворяющей деятельности подземной воды

растворяются и на их месте образуются пустоты. В дальнейшем в этих пустотах могут создаться условия пониженного давления п температуры и пустоты могут заполниться такими же или другими химическими соединениями, растворенными в подземной воде, циркулирующей по этим пустотам. От растворяющей работы подземных вод доломитизированные известняки иногда превраща­

постепенно оседает. На поверхности возникают понижения в виде воронок, корытообразных углублений (п о л ь е в), замкнутых со всех сторон ложбин, долин, а также провалы.

В Поволжье, в районе Самарской Луки, обнаружено свыше 400 различных провалов и воронок. Диаметр воронок 1—100 м, глубина их достигает 20 м.

Много подобных форм рельефа в Крыму, на западном склоне "Урала, в Сибири, по южному берегу Онежского озера, в Новгород­ ской, Горьковской, Смоленской и Тульской областях. 18 мая 1937 г. в д. Глубокой Савинского района Ивановской области вне­ запно образовалась воронка диаметром до 100 м и глубиной 20 м.

Вот результаты, к каким приводит растворяющая работа подземных вод.

Растворяющая деятельность подземных вод называется к а р ­

Карстовые формы рельефа в дальнейшем определяют ход разрушительной работы поверхностных текучих вод. В воронки, полья, ложбины, дно которых обычно пронизано трещинами (и о н о р а м и), стекает атмосферная вода и быстро уходит вниз, в пределы пещер. Уровень грунтовых вод в областях развития воронок и польев понижается. Это приводит к тому, что для расти­ тельности наступают все более и более неблагоприятные условия существования. Она постепенно хиреет, а затем и совсем исчезает. Поверхность земли, не покрытая растительностью, становится областью широкого развития процессов выветривания. В таких местах могут возникать и пустыни.

Некогда цветущие, богатые растительностью области превра­ щались в пустыни вследствие того, что в них на сравнительно

дили усиленные процессы образования пещер.

Области развития карста требуют особенно тщательного геоло­ гического изучения, прежде чем на них возводить те или другие сооружения (здания, тоннели, железнодорожные пути и др.).

В карстовых областях нередко исчезают реки. Они текут под поверхностью земли в пределах пещер и тех галерей, ходов и колодцев, которыми пещеры соединяются между собой. Подзем­ ное течение реки иногда прослеживается на десятки километров. Потом река вновь появляется на поверхности. Под землей у реки могут быть пороги, водопады, озера, подобные тем, которые мы имеем в обычных реках.

Наблюдались случаи, когда пустоты, образованные раство­ ряющей работой подземных вод, оказались заполненными водой, находящейся под значительным давлением. При вскрытии подоб­ ных «пустот» скважинами происходили сильные выбросы воды, иногда вместе с буровым инструментом. Такие пустоты, запол­ ненные водой, называются в о д я н ы м и п о д у ш к а м и .

Изучением пещер занимаются не только геологи и палеонто­ логи, но н археологи. Ведь пещеры в течение многих сотен тысяч лет являлись жилищем первобытного человека; в пещерах находили и находят себе убежище пещерные медведи, носороги, гиены, многие другие животные, а также различные грызуны и птицы.

Существует особая область знания с п е л е о л о г и я — учение о пещерах.

В пещерах мы находим орудия и домашнюю утварь первобыт­ ного человека, золу костров, которые он разводил, кости живот­ ных, которыми он питался, рисунки на стенах, которые он рисовал.

Иными словами, пещеры иногда являются теми местами, по которым археологи могут судить о стадиях культуры, пережитых первобытным человеком.

Гидратация

Подземные воды действуют на некоторые минералы, входящие в состав горных пород, и образуют новые соединения, в которые входит химически связанная (кристаллизационная) вода. Подоб­ ные реакции получили наименование процессов г и д р а т а ц и и .

Примерами таких процессов могут служить следующие.

1. Превращение ангидрита в гипс. Химический состав ангид­ рита CaSC>4, гипса CaSCU • 2Н 2О. Характерно, что при превраще­ нии ангидрита в гипс объем минерала или породы увеличивается на 33%, а линейные размеры их (длина, ширина, высота) — на 10%.

В геологическом строении земной коры в ряде мест принимают участие мощные пласты ангидрита. Под влиянием подземных вод они иногда превращаются в гипсы. Этот процесс сопрово­ ждается увеличением объема ангидрита на одну треть.

214 Физическая, или динамическая, геология

Увеличение объема приводит к вспучиванию пластов, залегаю­ щих выше ангидритов-гипсов. Вспученность пластов напоминает настоящие антиклинальные складки. Но эти складки не имеют ничего общего с аналогичными структурными формами, возни­ кающими в результате орогенических движений, являющихся результатом тангенциальных усилий • и происходящих на зна­ чительных глубинах. Эти складки (от гидратации) распростра­ няются только в самых верхних слоях земной коры, распола­ гающихся над гипсами и ангидритами. Ниже этих пород они не прослеживаются.

ные выше превращения происходят путем химического присоеди­ нения воды. Образование водных силикатов из безводных проис­

К20 • А1аО, • 6SiO,>j- 2НаО -J- С02 = К2СОа - f 4Si02 + 2Н20 • А120а ; 2Si02.

Этот процесс идет не только под действием подземных вод. Он происходит как процесс химического выветривания, о чем мы

ных водах.

В атмосферном воздухе кислород составляет примерно одну пятую часть объема воздуха. В подземной воде кислород соста­ вляет примерно третью часть объема растворенного в ней воз­

таких переходов.

1.Магнитный железняк (магнетит), представляющий собой

закись, окись железа (FeO, Fe203 или FesOi), весь переходит в окись железа, т. е. в РегОз. Последний под влиянием процес­ сов гидратации переходит в Fe203 • «НгО, т. е. в бурый железняк или лимонит.

скостях сланцеватости или плоскостях разломов горных пород, чаще всего в сланцах и глинах.

Цвет дендритов бывает бурый, серый, красноватый, зеленый, малиновый и др.

Разламывая породу, вы видите на указанных плоскостях красивые узоры (рис. 85). Узор на одной стороне является зеркаль­ ным отображением узора на другой. Узоры напоминают собой ледяные образования на окнах в зимнее время и состоят из окислов различных элементов, например железа, марганца, кальция, маг­ ния, меди, никеля, хрома и др.

Разложение силикатов

Подземные воды, циркулируя в горных породах, производят в них глубокие изменения. Как известно, земная кора состоит главным образом из силикатов и в том числе из полевых шпатов. Последние составляют около 50% минералогического состава магматических и метаморфических пород.

Подземная вода, по крайней мере в верхних частях земной коры, заключает в себе в растворенном состоянии, кроме кислорода, и углекислоту. Если углекислоты в атмосферном воздухе около 0,03%, то количество ее в воздухе, растворенном в подземной воде, доходит до 16%. Под влиянием этой углекислоты и самой подземной воды силикаты нередко превращаются в карбонаты.

СаО • АЬОз • 2SiC>2 в результате действия на него подземной

у выходов источников и в недрах пустот в земной коре.

известковистыми, щелочными и углекислыми источниками. В воде указанных источников в растворенном состоянии находится Са(НСОз)г. При появлении воды на поверхности земли избыток углекислоты уходит в атмосферу. В результате выпадает СаСОз. Выпадению СаСОз благоприятствуют уменьшение давления и понижение температуры, а также гниющие остатки животных, листья, ветки растений и т. д. Если в воде такого источника подержать некоторое время ветку растения с листьями, то они покроются беловатым налетом СаСОз.

Выпавший углекислый кальций и есть известковый туф. В тол­ щах известкового туфа мы нередко встречаем отпечатки листьев, ветвей растений, кости, раковины животных организмов и т. д.

Известковый туф — пористая порода. Нередко в нем встре­ чаются и довольно большие пустоты. В этих случаях он напоминает

накипь на дне и стенках чайников, паровых котлов и водопровод­ ных труб. По склонам Машука, у Пятигорска, мощность извест­ ковых туфов доходит до 90 м. Они прослеживаются на площади до 6 км длиной и 1,5 км шириной. Здесь известно до 50 источни­ ков, из которых в год выделяется около 1800 т известковых туфов. В районе Нарзана их выделяется до 20 т в год. Известны мощные отложения известковых туфов по Военно-Грузинской дороге. Они

. имеются в Ленинградской области в районе Гостилпц и Гатчины. Известковые туфы иногда обладают незначительной радиоактив­ ностью.

Характерно, что в условиях повышенных температур, вместо известкового шпата, образуется арагонит, кристаллизующийся в ромбической сингонии; в условиях более низких температур —

выпадают из горячих вод ювенильных источников, например гейзеров. Кремнистые туфы гейзеров называются гейзеритами. Гейзерит — пористая порода белого цвета.

с большим содержанием NaCl, откладывают в результате испа­ рения воды поваренную соль. Ее отложения известны в Старой Руссе, Кировской, Пермской и других областях.

Ж е л е з н ы е и м а р г а н ц о в ы е р у д ы . Известны целые пласты бурых железняков (лимонитов), связанные с деятель­ ностью подземных вод. Они образуются в тех случаях, когда источ­ ник с водой, содержащей закисные соли железа, например FeCOs или FeS04, впадает в море или озеро.

Наблюдениями установлено, что в этих случаях в осадках, содержащих значительное количество органического материала (животного и растительного происхождения), по-видимому, при участии бактерий происходит превращение FeCCb или FeSC>4 в 2ЕегОз • ЗНгО. Этот процесс протекает на дне моря на расстоя­

рого жедезняка. Мощность таких пластов увеличивается до 10—15 см в год. Железная руда подобного происхождения накапливается вокруг раковин различных моллюсков, расти­ тельных остатков и т. д. и приобретает характер сфероидаль­ ных образований.

Примером таких залежей могут служить железные руды на Керченском и Таманском полуостровах, приуроченные к раку­ шечникам киммерийского яруса.

Вместе с рудами железа таким же путем образуются и залежи марганцовых руд. Аналогичным путем железные руды образуются и в болотах, когда через них протекают воды, обогащенные закисными солями железа. Так образуются болотные железные руды, бобовые руды.

В начальную стадию образования железных руд на поверх­ ности воды возникает железистая пленка, представляющая собой водную окись железа. Постепенное ее накопление, особенно вокруг каких-либо центров (песчинок, раковин, моллюсков), приводит к образованию тел концентрического строения, состоя­ щих из ГегОз • гаНгО (бобовин, оолитов, различных сфероидаль­ ных образований).

Железистая пленка на поверхности воды, особенно в болотах, напоминает собой нефтяную или масляную пленку. Местные жи­ тели, наблюдая подобные пленки на воде, нередко принимают их за нефтяные. Железистую пленку легко отличить от нефтя­ ной или масляной легким ударом по ней прутиком. Железистая пленка разбивается на ограниченные прямыми линиями отдель­ ности, масляная или нефтяная расходится кругами.

220 Физическая, или динамическая, геология

Д р у з а — это группа одновременно росших и таким образом сросшихся (нередко в виде щетки) кристаллов, покрывающих стенки пустот в породах.

Большое практическое значение имеют жилы. Подземная вода, циркулируя по трещинам пород, выделяет из себя те химические соединения, которые при данных условиях давления, темпера­ туры и концентрации других солей насыщают раствор. Трещины, заполненные химическими соединениями, выпавшими из водных растворов подземных вод, называются ж и л а м и .

Трещины бывают заполнены кальцитом (арагонитом), кремне­ земом (кварцем,^ халцедоном, опалом), гипсом, флюоритом, бари­ том и другими минералами.

Подземные воды, выделяя из себя растворенные в них химиче­ ские соединения, цементируют рыхлые горные породы (галеч­

они происходят по берегам рек, озер, морей, в оврагах. Рассмотрим случай образования оползня.

Берег реки D (рис. 86, а) сложен падающими в сторону реки слоями горных пород 6—13 (на схеме показан поперечный верти­ кальный разрез через берег). Слой 9 представлен водоносным рыхлым песком, а слои 8 и 10, залегающие в подошве и кровле водоносного слоя, сложены глинами. Вдоль реки у подножья ее берега расположен ряд источников-родников. С водой, выте­ кающей из родников, выносится и рыхлый песок. При наличии перечисленных условий земляная масса ACEFB под действием собственного веса в тот или другой момент может оторваться и сползти.

Прежде чем происходит оползень, проходит длительное время. Само же сползание иногда длится лишь несколько секунд и отно­ сится к катастрофическим явлениям. Ложе, по которому происхо­ дит отрыв масс горных пород, в продольном разрезе (показанном на рис. 86, а) представляет собой кривую линию, напоминающую параболу (линия CEFB). В то же время она напоминает про­ дольный профиль равновесия рек в период их зрелости.

В результате сползания масса пород ACEFB разбивается на ряд отдельных глыб (рис. 86, б). Образуется ряд зияющих трещин, которые затем быстро стягиваются, оплывают и зарастают травя­ нистой растительностью. Поверхность первоначальной земляной массы АС после сползания в отдельных глыбах наклоняется в сторону, противоположную сползанию. Естественно, что деревья постройки, фундаменты зданий, здесь расположенные, должны

рост кверху, но стволы деревьев окажутся изогнутыми в сторону, противоположную сползанию.

Оползни обычно через то или другое количество лет повто­ ряются. Деревья, произрастающие в таких местах, вновь изги­ баются. По количеству и направлению изгибов стволов отдельных деревьев можно судить о числе и направлении отдельных фаз сползания земляных масс в данном месте.

По берегам рек, морей, озер можно часто видеть лесные мас­ сивы с изогнутыми стволами деревьев. Такие леса иногда называют п ь я н ы м л е с о м . Изогнутые деревья — прямое доказательство наличия в районе их развития оползней.