ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Оценка изученности донных отложений Онежского залива Белого моря 5
Глава 2. Инженерно - геологические условия Онежского залива Белого моря 9
2.1 Основные представления об инженерно-геологических условиях шельфовых зон 9
2.1.1 Инженерно-геологические условия территорий 9
2.1.2 Инженерно-геологические условия шельфовых зон 10
2. 2 Особенности инженерно - геологических условий Онежского залива Белого моря .... 15
Глава 3. Особенности распространения и залегания донных отложений Онежского залива . 21
Глава 4. Вещественный состав и физико-механические свойства различных генетических типов отложений Онежского залива 25
4.1 Вещественный состав отложений 25
4.1.1 Минеральный состав 25
4.1.2 Гранулометрический состав отложений 28
4.1.3 Содержание органических и химических компонентов в исследуемых отложениях
4.1.4 Химический состав и минерализация поровых вод в осадках Онежского залива ... 38
4.2 Физико-механические свойства осадков исследуемых участков 41
4.2.1 Физические свойства осадков 41
4.2.2 Механические свойства осадков исследуемых участков 50
Глава 5. Формирование инженерно-геологических особенностей донных отложений
исследуемых участков 54
5.1 Особенности формирования свойств горных пород 54
5.1.1 Основные факторы, влияющие на формирование физико-механических свойств
горных пород 54
5.1.2 Особенности диагенетического изменения субаквальных осадков 55
5.2 Формирование физико-механических свойств глинистых отложений исследуемых участков Онежского залива 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
Литература 72
Приложения 75
Интенсивное инженерно-хозяйственное освоение участков шельфа, предусматривает комплексное изучение природных элементов, которые слагают эти участки. В результате их изучения принимается оптимальное решение для выбора местоположения и строительства различного рода сооружений, с учётом их конструктивных особенностей.
Важнейшим из природных элементов являются горные породы, залегающие в верхней части разреза морского дна и потенциально рассматриваемые в качестве естественных оснований или среды для сооружений. С целью оценки их поведения при взаимодействии с сооружениями, для прогнозирования экзогенных геологических процессов, представляющих определённую опасность для сооружений (как на стадии строительства, так и эксплуатации), необходимыми задачами является изучение их инженерно-геологических особенностей (состава, состояния и физико-механических свойств). Не менее важной задачей являются изучение характера и закономерностей изменения состава, строения и свойств при воздействии различных техногенных факторов, имеющей научное значение.
Перечисленные задачи рассматриваются в числе других задач инженерной геологии, как «Приоритеты инженерной геологии в XXI веке» в области грунтоведения (Дудлер и др., 2015). Это определяет актуальность исследования и оценки инженерно-геологических условий (ИГУ) различных участков Онежского залива Белого моря, который является перспективным объектом для прокладки подводных трубопроводов, оптико-волоконных кабелей, строительством сооружений в прибрежной части. При оценке ИГУ Онежского залива основное внимание уделяется изучению верхней части разреза донных отложений, которые на значительных площадях шельфов северных морей представлены дисперсными грунтами, а также особенностям формирования их физико-механических свойств. Эти вопросы традиционно являются одними из основных теоретических вопросов инженерной геологии в области грунтоведения, что также определяет их актуальность.
Также следует отметить, что несмотря на достаточно высокую степень изученности Белого моря, в том числе и Онежского залива, которая отражена в научных публикациях, где значительная часть представленной информации посвящена вопросам, связанными с исследованиями геологического строения, морфо - и литодинамики, седиментационных и геохимических процессов, сведения об инженерно-геологической обстановке Белого моря, и в частности о физико-механических свойствах осадков четвертичного покрова, прежде всего, глубоководных участков, носят более ограниченный характер. В связи с этим вопросы формирования физико-механических свойств и диагенетического преобразования осадков Онежского залива, на основе оценки их инженерно-геологических особенностей представляют научный интерес.
Выполненная работа составлена по результатам исследований, которые проводили отдел Региональной геологии и морской геологии ВСЕГЕИ в Белом море в различные годы с привлечением ряда организаций: ВНИИОкеангеология, СПбГИ, СПбГУ и других. Материалы этих исследований, и предоставленные руководителем работы Корвет Н.Г., а также изучение литературных источников, анализ и их обработка послужили основой для написания представленной работы.
Актуальность представленной работы определена выше.
Цель исследования:
• Изучение вещественного состава, физического состояния, физико-механических свойств донных отложений различных участков Онежского залива и особенности их формирования.
Для выполнения цели работы были поставлены и решены следующие задачи:
• Осуществить сбор, анализ, обобщение фондовых материалов по результатам проведенных геологоразведочных и инженерно-геологических работ в Онежском заливе Белого моря, а также литературных источников по изучению инженерно-геологических условий Онежского залива и инженерно-геологических особенностей осадков, слагающих его различные участки;
• Произвести обработку предоставленных данных, полученных по результатам исследований вещественного состава и физико-механических свойств отложений Онежского залива;
• Изучить вопросы формирования физико-механических свойств и диагенетического преобразования субаквальных осадков;
• Изучить основные факторы, влияющие на формирование осадков исследуемых участков;
• На основе полученных данных, рассмотреть особенности формирования и диагенетического преобразования глинистых отложений, слагающих верхнюю часть геологического разреза исследуемых участков.
Выражаю огромную благодарность своему научному руководителю доц. Корвет Н.Г. за предоставленные материалы и консультации при написании магистерской диссертации.
Особую признательность хочу выразить заведующей отделом региональной геоэкологии и морской геологии ФГБУ «ВСЕГЕИ» Рябчук Д.В., ведущему научному сотруднику отдела Жамойде В.А. и всему коллективу отдела за возможность выполнения необходимых работ в камеральных условиях, за помощь и предоставленные материалы, необходимые для написания магистерской диссертации.
В представленной работе на основе изучения вещественного состава, физического состояния, физико-механических свойств донных отложений исследуемых участков Онежского залива, были выявлены основные факторы, влияющие на их формирование.
Проведённые исследования показали, что процесс седиментации на исследуемых участках залива отличается, и это сказалось на формировании в их пределах различных групп осадков со своим вещественным составом, строением и свойствами. Анализ влияния различных компонентов (органических и химических) на физическое состояние и свойства отложений продемонстрировал особенности преобразования свойств отложений с глубиной и дал оценку характера их диагенетических преобразований. Исходя из этого, в работе рассмотрены схемы формирования физико-механических свойства отложений, которые их слагают.
Особое внимание в работе уделено формированию морских глинистых отложений на участке, приуроченном к приустьевой части реки Выг, являющегося переходной зоной между сушей и морем, так как в этих осадках происходит значительная концентрация взвешенного материала различного происхождения, в том числе, и техногенного, что позволяет оценить возможность их загрязнения определёнными компонентами.
Таким образом, оценка инженерно-геологических особенностей исследуемых отложений Онежского залива Белого моря даёт возможность определить их взаимодействие с проектируемыми сооружениями, что имеет практическое значение. Рассмотренные схемы формирования физико-механических свойства отложений, их диагенетического преобразования, могут быть использованы на приустьевых участках различных районов Белого моря.
1) Геология СССР. Т. XXXVII. Карельская АССР. Часть I. геологическое писание М.Гсоттоптехиздат.1960. 740с.
2) Корвет Н.Г. Шельф Белого моря. Инженерная геология СССР. Шельфы СССР. /под ред. Джанджгавы К.И., Комарова И.С., Неизвестнова Я.В. - М.: Недра, 1990. С.51-58.
3) Левкин Ю.М., Серба Б.И, Самохвалов В.А, Антонов С.А.//Грунты Карелии. Петрозаводск.2002. 2012с.
4) Леонтьев О.К. Основы геоморфологии морских берегов. М.: МГУ, 1961, 418с.
5) Логвиненко Н.В. Морская геология. Л.: Недра, 1980, 343 с.
6) Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Специальная инженерная геология. Л., Недра, 1978. 496с.
7) Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л. Недра. 1984.511с.
8) Невесский Е.Н., Медведев В.С., Калиненко В.В. Белое море - седиментогенез и история развития в голоцене. М: Наука, 1977. 235 с.
9) Неизвестнов Я.В., Корвет Н.Г., Зархидзе В.С. История формирования и закономерности пространственной изменчивости инженерно-геологических условий шельфа. Инженерная геология СССР. Шельфы СССР /под ред. Джанджгавы К.И., Комарова И.С., Неизвестнова Я.В. - М.: Недра, 1990.С.58-70.
10) Ребиндер П.А., Конспект общего курса коллоидной химии. М. МГУ. 1949. 112с.
11) Фролов В.Т. Генетическая типизация морских отложений. М.Недра.1984.222с.
Статьи:
1) Возовик Ю.И. Пространственно - временные соотношения факторов осадкообразования на шельфе. Климатическая зональность и осадкообразование. М. Наука.1981. С.53-61
2) Демина Л.Л., Филипьева К.В., Шевченко В.П. и др., Геохимия донных осадков в зоне смешения реки Кемь (Белое море). Океангеология. 2005, том 45, №6, с. 1-15.
3) Джиноридзе Р.Н., Кириенко Е.А., Калугина Л.В. Стратиграфия верхнечетвертичных отложений северной части Беого моря. Позднечетвертичная история и седиментогенез окраинных и внутренних морей. М. Наука. 1979. С.34-39.
4) Дудлер И.В., Воронцов Е.А., Лярский С.П. Приоритетные направления развития инженерной геологии в ХХ1 веке. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. М. Номер 8-2. 2015 г.С.194-200.
5) Захаров М.С., Каган А.А., Корвет Н.Г., А.А., Москаленко П.Е., Неизвестнов Я.В., Рыбалко А.Е. Инженерно-геологические условия гляциальных шельфов Беломорско-Балтийской депрессии. Зап. ЛГИ т.118. 1989. С.55-63.
6) Зеленковский П.С., Холмянский М.А., Анохин В.М., Опекунов А.Ю. Формирование
современных донных отложений водных объектов северо -запада России.
Восемнадцатая ежегодная конференция «Сергеевские чтения» памяти академика Е.М.Сергеева. «Инженерная геология и геоэкология». Фундаментальные проблемы и прикладные задачи. М.2016. С.45-48.
7) Иванова Г.А., Рыбалко А.Е., Спиридонов М.А. Геохимия поровых вод донных отложений арктических морей. Гидрогеологические и мерзлотные условия Арктического континентального шельфа Евразии. Л.: ПГО Севморгеология, 1982. С. 52 - 61.
8) Ионин А.С., Медведев В.С., Павлидис Ю.А. Типы морфолитогенеза на шельфах мирового океана// Континентальные и островные шельфы. Рельеф и осадки. М.: Наука, 1981. С.5-33
9) Калиненко В.В. Железо в осадках Белого моря. Проблемы геологии шельфа. М. Наука .1975. С.91-95.
10) Корвет Н.Г., Холмянский М.А., Шрёдер Н. Геофизические и инженерно-геологические исследования при изучении барьерных зон на шельфе // Российский геофизический журнал.7-8, 97. С-Петербург. ВИРГ-Рудгеофизика. 1997. С.82-96.
11) Корвет Н.Г. Инженерно-геологическая и геоэкологическая оценка приустьевых участков Онежского залива. // Сб.: Надёжность оснований транспортных сооружений. СПб. Изд-во ПГУПС.1998.). С.68-77.
12) Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов// Океангеология. 1994. Т. 34. №5. С. 735¬747.
13) Лисицын А.П., Дёмина Л.Л., Гордеев В.В. Геохимичиский барьер река-море и его роль в осадочном процессе. Биогеохимия океана. М.Наука. 1983.С.32-48.
14) Логвиненко Н.В. Морская геология. Л.: Недра, 1980.343 с.
15) Павлидис Ю.А., Бабаев Ю, М, Ионин А.С. и др. Особенности полярного морфолитогенеза не шельфе северо-востока СССР. Континентальные и островные шельфы. Рельеф и осадки. М.: Наука, 1981. С.33-96.
16) Прочухан Л.П. Инженерно-геологические условия строительства плотин на ледниковых отложениях в Карелии и на Кольском полуострове. Геология плотин. Т.У/М.Энергия.1967). С. 188-206.
17) Рыбалко А.Е., Спиридонов М.А., Спиридонова Е.А., Москаленко П.Е. Четвертичные отложения Онежского залива и основные черты его палеогеографии в плейстоцене- голоцене. - В кн.: Комплексные морские геолого-геофизические исследования внутренних морей гляциальных шельфов. Л., 1987.С. 38-52. (ВСЕГЕИ).
18) Скопинцев Б.А. О коагуляции гумусовых веществ речного стока в морской воде // Изв. АН СССР. Сер. геогр. и геофиз. 1947. Т. II. №1. 144 с.
19) Спиридонов М.А., Рыбалко А.Е., Захаров М.С., Корвет Н.Г. Особенности геологического развития гляциальных шельфов в позднем плейстоцене-голоцене и характерные черты формирования состава физико-механических свойств осадочного покрова (на примере Баренцева, Белого и Балтийского морей). Труды Международного симпозиума «Геология Чёрного и Балтийского морей. Изучение геологической истории и процессов современного осадконакопления». Киев, Наукова Думка. 1984. С.152-157.
Фондовые материалы:
1) Боровик О.В., Руссиян Г.Н. Технический отчёт о производственных инженерно - геологических изысканиях на объекте. Фонды института Ленморниипроект. Л.1964.
2) Бутылин В.П. и др. Морские геологические исследования с целью разработки и совершенствования инженерно-геологических методов при геологической съёмке шельфа. Фонды ВСЕГЕИ. Л. 1982.
3) Рыбалко А.Е. и др. Опытно-производственные морские геого-съёмочные работы в среднем и крупном масштабах с целью апрбоции методики геологической съёмки и поисков полезных ископаемых на прибрежном шельфе северо-западных морей СССР. Фонды ВСЕГЕИ. Л., 1979
Нормативные документы:
1) ГОСТ-25100-2011 ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация.