CC BY
24
Приведённые примеры НГК разного возраста, сформированных на пассивных окраинах Сибирского и Северо-Китайского кратонов, позволяют сделать предварительный вывод: при общем сходстве геодинамики развития, особенности климата, характера
Библиограф
1. Гаврилов В.П. Мобилистские идеи в геологии нефти и газа // Геология нефти и газа, 2007. №7. С 42-47.
2. Галимов Э.М Фундаментальные исследования в области геологии и геохимии нефти и газа и развитие нефтегазового комплекса. 1^1.: http://www.geokhi.ru
3. Иванов А.Н. Региональные магмогенерирующие системы зрелой континентальной коры. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 176 с.
4. Кузнецов В.Г. [и др.]. Фациальная обусловленность развития коллекторов в рифейских отложениях Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазонакопления // Геология нефти и газа, 2006. № 5.
5. Рапацкая Л.А., Иванов А.Н. Геодинамика окраин Сибирского и Северо-Азиатского кратонов и положение палеооча-гов углеводородов // Вестник ИрГТУ, 2010. № 5. С 42-47.
гидродинамической среды и литолого-фациальных обстановок определяют структурно-вещественный состав НГК, их мощность и взаимоотношение с вмещающими толщами.
ский список
6. Славкин В.Е. [и др.]. Геологическая модель рифейского резервуара Куюмбинского месторождения // Геология нефти и газа, 1999. 11-12. С. 13-21.
7 Хэ Чанчунь. Повышение эффективности комплекса ГИС при изучении сложнопостроенных коллекторов Шэнлинского нефтегазового месторождения. URL: wiki.web.ru
8. Цзинь Чжицзюнь Закономерности строения и размещения средних и крупных нефтегазовых месторождений Китая // Геология нефти и газа, 2007. № 18.
9. Чень Сяоцзюнь, Конюхов А.И. Литолого-фациальные типы, коллекторские свойства и нефтегазоносность палеогеновых отложений впадины Дунин (бассейн Бохайского залива, КНР) // Новые идеи наук о Земле. материалы 8-ой меж-дунар. конф. М.: Изд-во ФГУП РФ ВНИИ геосистем, 2007. Т. 2. С. 116-120.
УДК 624.131.1. (571.5)
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ МИКРОСТРУКТУРЫ ГЛИНИСТЫХ И ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ (ПРОГРАММА «СТАНДАРТНАЯ СТАТИСТИКА»)
Т.Г. Рященко1, Ю.В. Вашестюк2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассматриваются возможности применения программы «Стандартная статистика» при сравнительном анализе параметров микроструктуры глинистых и лессовых грунтов ключевых участков юга Восточной Сибири и сопредельных территорий. Микроструктурные параметры определялись по новому методу «Микроструктура», разработанному в Аналитическом центре Института земной коры СО РАН. Представлены материалы по семи объектам, включающим глинистые донные речные и озерные осадки, лессовые грунты Иркутска, бурые суглинки Приморья, лессовые грунты Монголии и глины из района г. Биробиджана. Установлено, что признаки микроструктуры и характер их изменчивости являются генетическим критерием при инженерно-геологической оценке грунтов. Ил. 5. Табл. 4. Библиогр. 13 назв.
Ключевые слова: глинистые и лессовые грунты; геолого-генетический комплекс; микроструктура; параметры; статистика; изменчивость; коэффициент вариации.
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE PARAMETERS OF LOAMY AND LOESS GROUND MICROSTRUCTURE (THE PROGRAM "STANDARD STATISTICS") T.G. Ryaschenko, Y.V. Vashestyuk
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The paper considers the application possibilities of the program "Standard statistics" in the comparative analysis of the microstructure parameters of loamy and loess grounds of the key areas in the southern East Siberia and adjacent territories. Microstructural parameters were determined by the new method "Microstructure", developed in the Analytical Center of the Institute of Earth Crust SB RAS. The materials on seven objects including loamy river and lake bottom sediments, Irkutsk loess grounds, Primorye brown loams, Mongolian loess grounds and clay from the region of Birobidzhan are reported. It is established that the characteristics of the microstructure and the nature of their variability are the genetic criterion for the engineering and geological evaluation of grounds. 5 figures. 4 tables. 13 sources.
1 Рященко Тамара Гурьевна, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры прикладной геологии, ведущий
научный сотрудник Института земной коры СО РАН, тел.: (3952) 426133, e-mail: [email protected]
Ryaschenko Tamara, Leading Researcher of the Institute of Earth Crust SB RAS, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences,
Professor of the Department of Applied Geology, tel. (3952) 426133, e-mail: [email protected]
2Вашестюк Юлия Владимировна, аспирант, тел.: (3952) 405236.
Vashestyuk Yuliya, Postgraduate, tel. (3952) 405236.
Key words: loamy and loess grounds; geological and genetic complex; microstructure; parameters; statistics; variability; coefficient of variation.
Программа «Стандартная статистика» широко применяется в процессе инженерно-геологических изысканий при обработке аналитической информации о показателях состава и свойств грунтов. Расчеты необходимы для получения нормативного и расчетного значений этих показателей. Мы использовали данную программу при сравнительном анализе параметров микроструктуры глинистых и лессовых грунтов, которые определялись по новому методу «Микроструктура», разработанному в грунтоведческой группе Аналитического центра Института земной коры СО РАН [8, 7, 12].
Метод основан на результатах гранулометрического анализа, который выполняется пипеточным методом с двумя способами подготовки образца: агрегатной и дисперсной [4]. Затем рассчитывается коэффициент микроагрегатности (Кма), который представляет собой разность содержания фракции, определенного при гранулометрическом анализе с дисперсной и агрегатной подготовкой образца [3]. Расчеты выполняются для шести фракций: 1,00-0,25; 0,25— 0,05; 0,05—0,010; 010—0,002; 0,002—0,001; < 0,001 мм. По разности содержания соответствующих фракций (Кма — Кма6), определенного при дисперсной и агрегатной подготовке образца, можно оценить степень агре-
гированности грунта, определить количество и размеры агрегатов. Кроме того, можно рассчитать для каждой фракции долю первичных (свободных) и захваченных в агрегаты (несвободных) частиц. Отношение свободных субъектов к общему количеству фракции (первичные частицы + те же частицы в составе агрегатов) представляет собой специальный показатель, который мы назвали коэффициентом свободы (F1-6). Участие различных частиц в строении агрегатов определяется по степени снижения их коэффициента свободы: чем меньше коэффициент, тем больше этих частиц находится в агрегатах.
Расчеты реализуются с помощью компьютерного алгоритма «Микроструктура», составленного Н.Н. Гринь [2]. В зависимости от количества агрегатов (А, %), определяется тип микроструктуры: А < 10 - скелетная; 10 < А < 25 - агрегированно-скелетная; 25 < А < 40 - скелетно-агрегированная; А > 40 - агрегированная.
Условные индексы параметров микроструктуры и их расшифровка приведены в табл. 1. Для каждого образца получаем информацию о 28 параметрах -содержании агрегатов разных размеров, первичных частиц и тех же частиц в агрегатах, величине реальной глинистости (она представляет собой сумму гли-
Параметры микроструктуры лессовых
Таблица 1
Индекс Параметры, % Индекс Параметры, %
А Общее количество агрегатов м" Частицы в агрегатах (0,002-0,001)
А1 Агрегаты - 1,00-0,25 мм ме Первичные частицы - < 0,001 мм
А2 Агрегаты - 0,25-0,05 M®~A Частицы в агрегатах (< 0,001)
А3 Агрегаты - 0,05-0,01 м7 Реальное содержание фракции < 0,001 мм
А4 Агрегаты - 0,010-0,002 м8 Реальное содержание фракции < 0,002 мм
А5 Агрегаты - 0,002-0,001 м9 Содержание фракции < 0,002 мм по стандартной гранулометрии
М1 Первичные (свободные) частицы -1,00-0,25 мм Кгл Коэффициент глинистости (М8/М9), доли единицы
М2 Первичные частицы -0,25-0,05 м11 Общее содержание фракции 0,050-0,002 по стандартной гранулометрии
м2-А Частицы в агрегатах (0,25-0,05) р1 Коэффициент свободы фракции 1,00-0,25 мм
м3 Первичные частицы -0,05-0,01 р2 Коэффициент свободы фракции 0,25-0,05
Частицы в агрегатах (0,05-0,01) рЗ Коэффициент свободы фракции 0,05-0,01
м4 Первичные частицы -0,010-0,002 р4 Коэффициент свободы фракции 0,010-0,002
м4-* Частицы в агрегатах (0,010-0,002) р5 Коэффициент свободы фракции 0,002-0,001
м5 Первичные частицы -0,002-0,001 рб Коэффициент свободы фракции < 0,001 мм
нистых частиц, находящихся в свободном состоянии и в составе агрегатов) и коэффициентах свободы фракций.
Коэффициент глинистости (Кгл), представляющий отношение реального содержания фракции < 0,002 мм, полученного при дисперсной подготовке образца (М8), к ее содержанию по данным стандартной гранулометрии (М9), рассчитывается в долях единицы. Аналогом этого параметра, который подтверждает наличие агрегированности в грунтах, является дисперсионный коэффициент (М9 / М8), предложенный в работе китайских коллег [13], которые изучали особенности микроструктуры четвертичных глин мощностью до 75 м, распространенных на территории г. Шанхая. С увеличением коэффициента глинистости или уменьшением дисперсионного коэффициента возрастает степень агрегированности глинистых и лессовых грунтов.
В настоящее время описанный метод «Микроструктура» широко применяется при инженерно-геологических исследованиях дисперсных грунтов по ключевым участкам на юге Восточной Сибири и сопредельных территориях. Своеобразное «опробование» метода на примере различных объектов позволяет, во-первых, увеличивать банк информации о микростроении грунтов, во-вторых, проводить сравнительный анализ их микроструктурных особенностей. В статье представлены материалы по результатам изучения микроструктуры семи объектов: донные глинистые осадки дельты р. Селенги (коллекция образцов И.В. Ильичевой, Институт географии СО РАН); донные осадки оз. Байкала в районе Академического хребта, представленные молодыми илами (04) и плейстоценовыми глинами (03) [1, 11]; лессовые грунты, распространенные на территории г. Иркутска (с103); бурые суглинки Приморья (у-С03) - разрезы в пределах Раз-дольненско-Ханкайской впадины [9]; лессовые грунты из района г. Эрдэнэта, Монголия (С04) [6]; глины из района г. Биробиджана (1Рд-Ы) [10].
Образцы речных донных глинистых осадков (первая группа объектов) были отобраны в основных протоках дельты Селенги с глубины 0,4-1,1 м в июле 2005 г. Донные осадки оз. Байкала изучались в интервале 0-100 см; отложения представлены современными биогенно-терригенными илами и подстилающими их плейстоценовыми глинами (вторая и третья группы).
На территории Иркутска микроструктура лессовых грунтов определялась по образцам из опорных инженерно-геологических скважин 1416а, 250а глубиной 20 м, пройденных на строительной площадке «Маршал» (это четвертая группа объектов).
Бурые суглинки Приморья, которые также являются лессовыми грунтами, изучались по разрезам в Лу-чегорском и Угловском угольных карьерах, глубина отбора образцов от 0,5 до 13 м (пятая группа). Лессовые грунты в районе Эрдэнэта (Монголия) были опробованы в естественных и искусственных обнажениях в интервале 0,5-3,5 м (шестая группа объектов).
Биробиджанские палеоген-неогеновые глины (седьмая группа) изучались по пяти инженерно-
геологическим скважинам глубиной от 3 до 12 м; отложения представляют собой озерные фации ушумун-ской свиты [10].
Общее количество исследованных образцов - 91. Для каждого образца получены 28 параметров микроструктуры (см. табл. 1), из числа которых было выбрано десять (они оказались наиболее информативными): А - общее количество агрегатов; А2 - содержание тонко-мелкопесчаных агрегатов (0,25-0,05 мм), А3 - круп-нопылеватых (0,05-0,01 мм); М2 - содержание первичных (свободных) тонко-мелкопесчаных (0,25-0,05 мм), М3 - крупнопылеватых (0,05-0,01 мм), М4 - мел-копылеватых (0,010-0,002 мм) частиц; М7 - реальное содержание (первичные частицы + частицы тех же размеров в агрегатах) тонкоглинистой (< 0,001 мм) фракции, Р6 - коэффициент свободы этой фракции; М8 - реальное содержание глинистой (< 0,002 мм) фракции; Кгл - коэффициент глинистости (м8 / М9).
Для всей совокупности образцов (п = 91) выполнена статистическая обработка данных о параметрах их микроструктуры (программа «Стандартная статистика), на основе которой установлены общие особенности микростроения исследованных дисперсных грунтов и выделены параметры, имеющие наибольшую изменчивость, которую показывают значения их коэффициентов вариации. Далее аналогичные расчеты проведены для каждой из семи групп образцов и выполнен сравнительный анализ полученных результатов, который выявил микроструктурные признаки изученных объектов.
Результаты и их обсуждение. Общая группировка образцов. При статистической обработке данных о параметрах микроструктуры грунтов получены их средние значения и показатели, отражающие характер распределения - стандартное отклонение, коэффициент вариации, среднее отклонение и медиана (табл. 2). При сравнении среднего и стандартного отклонения (6 = 0,8 а), а также среднего и медианного значений (Хср = Мс) параметров микроструктуры подтверждается нормальный закон распределения исследованных величин, что является необходимым условием при статистической обработке грунтоведче-ских данных. Построен график, на котором показаны средние значения содержания различных параметров микроструктуры грунта (П) и коэффициенты вариации этих параметров (V) (рис. 1).
Полученные результаты и их анализ позволяют выделить общие особенности микростроения исследованных грунтов и отличительные признаки, связанные с их принадлежностью к различным геолого-генетическим комплексам, входящим в состав изученной группировки.
Во-первых, отмечается постоянное присутствие агрегатов (А), содержание которых (среднее значение) свидетельствует о преобладании смешанного (ске-летно-агрегированного) типа микроструктуры; по сравнению с другими параметрами степень агрегиро-ванности грунтов является наименее разнородной величиной (коэффициент вариации оказался минимальным - 43%).
Параметры микроструктуры грунта (П) и коэффициенты их вариации (V)
120 -
г» 100 -
с" 80 -
к 60 -
X 40 -
а»
У га 20 -
X О 0 -
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Параметры микроструктуры (П):
1 - А, 2 - А2, 3 - А3, 4 - М2, 5 - М3, 6 - М4, 7 - М7,
8 - F6, 9 - М8, 10 - Кгл
Рис. 1. Характер распределения параметров микроструктуры в глинистых и лессовых грунтах
по данным общей выборки (п = 91)
Во-вторых, среди агрегатов в равных количествах присутствуют тонко-мелкопесчаные (А2) и крупнопы-леватые (А3) разновидности, однако пределы содержания тех и других изменяются от нуля (они отсутствуют) до 35,4-47,8%, в результате чего характер распределения этих субъектов в образцах характеризуется значительной разнородностью (коэффициенты вариации 72-82%), и поэтому они могут служить критерием для выделения различных групп грунтов по условиям их формирования.
В-третьих, в группе первичных частиц преобладают крупнопылеватые (их почти в два раза больше, чем мелкопылеватых) и тонко-мелкопесчаные; в то же время пылеватые фракции имеют значительно меньший тренд в распределении (коэффициент вариации 48-50%), чем тонко-мелкопесчаные (коэффициент вариации 96%), другими словами, первичная пылева-тость - общая особенность исследованных дисперсных грунтов, при этом на первом месте по содержанию находится крупная первичная пыль.
Важным параметром микроструктуры является
глинистая составляющая. По реальному содержанию глинистой (< 0,002 мм) фракции исследованные грунты относятся к суглинкам (среднее значение 26%), однако диапазон изменения этого структурного параметра говорит о присутствии в составе группировки песков (2,1%) и глин (64,8%).
Реальное содержание тонкоглинистой (<0,001 мм) фракции в среднем составляет 20%, однако этот микроструктурный параметр имеет достаточно разнородное распределение (коэффициент вариации 68%), равно как и коэффициент своей свободы (коэффициент вариации очень высокий - 104%). Следовательно, основная масса фракции мобилизована в агрегаты, поскольку в среднем коэффициент ее свободы составляет только 18%, однако разнородность этой свободы позволяет считать ее критерием при выделении различных разновидностей исследованных грунтов.
Коэффициент глинистости показывает, что при разрушении агрегатов содержание глинистой (< 0,002 мм) фракции в грунте увеличивается в среднем в три раза, но распределение этого параметра в общей
Таблица 2
Результаты статистической обработки данных о параметрах микроструктуры
П Параметры микроструктуры
А А2 А3 М2 М3 М4 М7 Р6 М8 Кгл
Хер 26 11 12 16 30 17 20 18 26 3
Хшп 6,5 0 0 0,3 0 0,4 0 0 2,1 1,1
Хтах 52,3 47,8 35,4 65,5 62,7 36,8 55,5 78,0 64,8 21,0
а 10,92 9,18 8,25 15,60 14,84 8,18 13,50 18,96 14,00 2,77
V, % 43 82 72 96 50 48 68 104 57 90
6 8,85 7,12 6,63 11,57 13,00 6,57 10,56 15,47 12,09 1,62
23 10 11 11 27 19 17 11 22 2
Здесь и в табл. 3, 4: П - статистические показатели: Хер, Хт,-П, Хтах - среднее, минимальное и максимальное значения параметра микроструктуры; о - стандартное отклонение; V- коэффициент вариации; в - среднее отклонение; Мц - медиана; п - количество образцов.
группировке образцов характеризуется высокой степенью разнородности, о чем свидетельствует величина коэффициента вариации (90%).
Если расположить параметры микроструктуры по степени увеличения коэффициента вариации (соответственно возрастает разнородность распределения параметра в выборке образцов), то выделяется три кластера:
1) А, М4, М3 (V = 43-50 %);
2) М8, М7, А3 (V = 57-72 %);
3) А2, Кгл, М2, Р6 (V = 82-104 %).
Наиболее четкий тренд установлен для содержания тонко-мелкопесчаных агрегатов, коэффициента глинистости, тонко-мелкопесчаных первичных частиц и коэффициента свободы тонкоглинистой фракции (третий кластер). Значит, именно эти параметры можно считать основными критериями для выделения исследованных разновидностей грунтов.
Далее рассмотрим результаты, полученные для каждой группировки образцов (табл. 3, 4). Отметим, что большинство параметров микроструктуры выделенных группировок имеют нормальное распределение (9 = 0,8 а; Хср = Мй).
Донные речные и озерные осадки (глинистые грунты). Речные осадки отличаются относительной стабильностью только по количеству агрегатов (тип микроструктуры - агрегированно-скелетный) и содержанию первичных тонко-мелкопесчаных частиц,
остальные восемь параметров микроструктуры имеют разнородное распределение (V = 53-175 %), самый значительный тренд отмечается для коэффициентов глинистости и свободы тонкоглинистой фракции (см. табл.3).
Иная картина наблюдается в озерных осадках. Независимо от возраста отмечается стабильное распределение содержания первичных мелкопылеватых частиц, реального количества тонкоглинистой и глинистой фракций, а также коэффициентов глинистости и свободы тонкоглинистых частиц; остальные параметры микроструктуры имеют существенный тренд (V = 50-101 %).
Имеются отличия для разновозрастных разновидностей: голоценовые илы характеризуются стабильными агрегированностью и пылеватостью (это первичный крупнопылеватый материал), тип микроструктуры - агрегированно-скелетный (как в речных осадках); для плейстоценовых глин отмечается тренд в содержании агрегатов, микроструктура - скелетно-агрегированная (см. табл. 3). Одним из факторов указанных различий является, вероятнее всего, гидродинамический режим аккумуляции осадков в речной дельте и озере. Например, хорошо видны различия по содержанию первичных тонко-мелкопесчаных (0,250,05 мм) и глинистых (< 0,002 мм) частиц в образцах речных и озерных осадков (рис. 2, 3).
Таблица 3
Результаты статистической обработки данных о параметрах микроструктуры
донных осадков дельты р. Селенги и оз. Байкала (Академический хребет)_^
п Параметры микроструктуры, %
А А2 А3 М2 М3 М4 М7 Р6 М8 Кгл
Донные осадки дельты р. Селенги (п = 15
Хсв 18 11 6 44 27 6 3 9 7 5
Х|ГШ 6,5 2,3 0 22,3 6,8 0,4 0,0 0 2,1 1,2
Хщах 35,6 26,3 14,3 65,6 47,5 11,6 6,8 60 17,0 21,0
СТ 7,99 7,49 5,07 14,56 14,56 3,72 2,14 16,31 3,99 5,61
У,% 45 69 84 33 53 67 76 175 60 111
е 6,10 6,24 4,40 11,00 10,83 3,21 1,75 11,78 3,07 4,32
мй 17 9 7 40 27 6 3 3 6 2
Донные осадки оз. Байкала (Акад емический хребет) - 04 (п = 10)
Хср 20 8 11 12 34 22 14 52 21 2
Х|ГШ 11,5 0,4 0,0 1,2 19,3 6,9 9,0 33 14,5 1,1
Хщах 25,2 18,6 20,6 38,2 44,9 32,3 18,3 78 25,8 2,5
СТ 4,45 6,99 7,61 12,25 8,87 7,21 2,96 16,16 3,59 0,51
У,% 23 86 71 101 26 32 21 32 17 35
е 3,62 5,76 6,34 9,37 6,99 4,95 2,26 13,96 2,98 0,38
мй 21 6 10 6 36 24 14 47 20 1
Донные осадки оз. Байкала (Академический хребет) - 03 (п =! 5)
Хсв 27 18 7 20 14 21 23 36 33 1
Х|ГШ 14,2 5,7 0,0 14,7 3,2 11,7 14,3 25 22,8 1,1
Хпах 48,2 47,8 16,7 46,0 20,9 28,0 33,8 50 44,5 2,2
СТ 13,52 14,49 5,46 10,94 6,88 5,65 5,98 9,16 8,53 0,34
У,% 51 79 82 56 50 28 26 25 26 24
е 11,15 11,50 3,92 6,74 5,88 4,0 5,00 8,13 7,09 0,21
20 12 6 16 16 20 23 36 31 1
Таблица 4
Результаты статистической обработки данных о параметрах микроструктуры
п Параметры микроструктуры, %
А А2 А3 М2 М3 М4 М7 Р6 М8 Кгл
Лессовые грунты (Иркутск - 2) - сЮ3 (п = 25)
Хов 22 7 14 8 47 19 16 7 21 4
Хггап 13,4 0 0 2,0 16,2 7,0 8,7 1 12,8 2,1
Хтах 36,2 25,9 26,3 15,0 62,7 27,4 27,8 27 28,3 7,9
а 5,57 6,27 6,32 4,30 8,46 4,73 4,62 5,92 4,39 1,28
25 91 47 53 18 25 30 92 21 37
е 4,38 4,93 5,09 3,57 5,14 3,34 3,69 4,30 3,51 0,90
м„ 21 6 12 8 47 19 15 5 22 3
Лессовые грунты (Приморье) - у-сЮ3 (п = 8)
Хов 38 11 25 9 22 23 27 8 37 4
Хт1п 15,2 0,0 2,3 1,3 14,2 15,7 10,4 0,5 13,8 1,8
Хтах 47,1 22,2 36,4 14,6 26,5 28,8 43,3 12 47,1 10,5
а 11,02 7,92 10,34 3,74 4,58 5,71 9,83 4,39 10,46 2,85
28 76 42 41 21 25 36 58 29 73
е 8,16 6,36 7,31 2,36 3,72 4,55 7,18 3,80 7,29 1,95
м„ 42 11 27 10 23 22 29 10 39 3
Лессовые грунты (Эрдэнэт, Монголия) - сЮд (п = 7)
Хов 24 8 10 19 24 7 17 11 20 3
Хт1п 12,3 0 0 12,5 7,9 2,2 10,9 4 14,5 1,4
Хтах 36,7 29,6 20,2 26,5 41,5 13,8 20,5 32 25,8 5,1
а 7,35 10,1 6,83 6,09 10,16 3,58 2,97 9,86 3,31 1,26
30 126 67 32 43 54 18 41 17 41
е 5,0 6,69 4,92 5,50 6,81 2,26 1,93 6,90 1,87 0,97
м„ 24 5 9 16 24 6 17 6 19 3
Глинистые грунты (Биробиджан) - Рд-М (п = 18)
Хов 35 17 10 7 19 21 41 23 48 2
Хт1п 16,4 3,5 0 0,3 0 15,4 26,6 1,8 33,8 1,3
Хтах 52,3 52,3 22,0 23,1 29,1 36,8 55,5 52,4 64,8 3,3
а 10,42 8,43 7,11 5,27 8,27 5,24 8,98 14,40 9,37 0,77
30 49 70 78 45 25 22 64 20 36
е 8,51 6,44 5,87 3,82 6,31 3,55 7,49 12,24 7,81 0,61
м„ 32 17 11 6 18 21 39 22 47 2
Лессовые и глинистые грунты различных геолого-генетических комплексов. Лессовые грунты из района г. Иркутска и Приморья (это так называемые бурые суглинки - v-dQ3) имеют общую картину распределения коэффициентов вариации микроструктур-
Содержание тонко-мелкопесчаных первичных частиц в донных осадках дельты р. Селенги
ных параметров, что является признаком общности условий их формирования (табл. 4). Стабильность в распределении отмечается для А, М3, М4, М8 (V = 2128 %), пики (максимальная разнородность в распределении параметра) - А2, F6, Кгл.
О)
£ *
<® и
о. н
о; и
4 ге
о 3" О
5 7 9 1 1 Номера образцов
Рис. 2. Содержание первичных частиц (0,25-0,05 мм) в речных и озерных осадках
0
Напомним, что как раз три последних параметра микроструктуры по статистике, выполненной для всей выборки образцов, имеют максимальную разнородность распределения и поэтому играют роль критериев различия между группами грунтов. Сходства с донными речными и озерными осадками здесь мы не находим, что подтверждает вывод о том, что параметры микроструктуры грунтов и характер их распределения (степень стабильности и разнородности) определяются условиями формирования отложений.
Лессовые грунты Монголии характеризуются максимальной разнородностью по содержанию тонко-мелкопесчаных агрегатов (А2). Однородное распределение отмечается для четырех параметров - А, М2, М7, М8 (V = 17-32%) (табл. 4). Следует отметить, что определенный тренд наблюдается по содержанию первичной крупной (М3) и мелкой (М4) пыли (V = 43-54%). В то же время относительно стабильное распределение имеют тонко-мелкопесчаные свободные частицы (М2), что связано с общей высокой пес-чанистостью лессовых отложений Монголии [12].
Приведенные материалы показывают, что характерные особенности тренда в распределении параметров микроструктуры в лессовых грунтах Иркутска, Приморья и Монголии заключаются в разнородности содержания тонко-мелкопесчаных агрегатов (А2) (V = 76-126%). Согласно ранее высказанным предположениям, тонко-мелкопесчаные агрегаты могли быть принесены ветром при аккумуляции осадка, а поскольку эоловый фактор действовал непостоянно, то и содержание этих агрегатов не отличалось стабильностью [5].
В глинистых грунтах из района г. Биробиджана максимальный тренд имеет содержание крупнопыле-ватых агрегатов (А3) и тонко-мелкопесчаных первичных частиц (М2) (V =70-78%). Относительно равно-
^=20-25%), что является признаком озерных образований (биробиджанские глины, как указывалось выше, относятся к озерным фациям ушумунской свиты).
Таким образом, можно заключить, что различия между лессовыми и глинистыми грунтами отмечаются по содержанию агрегатов разной величины (А2, А3) при общей относительно стабильной агрегированно-сти. Донные речные осадки - наиболее разнородны, озерные - имеют стабильную глинистую составляющую. Коэффициенты свободы тонкоглинистой фракции наиболее разнородны в своем распределении для лессовых грунтов Иркутска и Приморья (V = 92-58%).
Картина изменчивости основных параметров микроструктуры глинистых и лессовых грунтов в зависимости от их принадлежности к различным геолого-генетическим комплексам, представлена в графическом варианте при использовании рассчитанных средних значений содержания этих параметров (рис. 3-5).
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
• Результаты статистической обработки данных о параметрах микроструктуры грунтов, определенных по методу «Микроструктура», показали, что их распределение в исследованной группировке подчиняется нормальному закону, что является необходимым условием дальнейшей интерпретации полученной информации.
• Установлено, что разнообразное сообщество глинистых и лессовых грунтов, образцы которых были отобраны на различных ключевых участках, характеризуется агрегированностью (преобладает скелетно-агрегированная микроструктура) и пылеватостью (господствует первичная крупная пыль); среди агрегатов преобладают тонко-мелкопесчаные и крупнопылева-тые, однако их содержание изменяется в широком
мерно распределены микроструктурные параметры, диапазоне. связанные с глинистой составляющей (М7, М8)
Содержание первичных частиц (средние значения) в различных группах дисперсных
грунтов
ф
135
И
а I-
Ф о
О О
50 -| 40 -30 -20 -10 -0
• М2 -■—М3
-д- - М4
Л -- ' Ъ
-1-1-1-1-1-1-1
1 2 3 4 5 6 7
Группы образцов
Рис. 4. Изменчивость содержания первичных частиц
Реальное содержание тонкоглинистой фракции и ее коэффициент свободы (средние значения) в различных группах дисперсных грунтов
• С помощью программы «Стандартная статистика», которая применялась при обработке данных о параметрах микроструктуры глинистых и лессовых грунтов, удалось выделить признаки, имеющие максимальную разнородность распределения в исследованной группировке (коэффициент вариации > 80%): содержание тонко-мелкопесчаных агрегатов, коэффициент глинистости, содержание первичных тонко-мелкопесчаных частиц и коэффициент свободы фрак-
ции < 0,001 мм.
• Установлено, что изменчивость выделенных нестабильных признаков микроструктуры глинистых и лессовых грунтов обусловлена принадлежностью последних к различным геолого-генетическим комплексам, следовательно, полученная информация - необходимый блок при инженерно-геологической оценке этих грунтов, тем более что особенности микроструктуры часто «управляют» их свойствами.
1. Вологина Е.Г. Условия голоценового осадкообразования в озере Байкал: автореф. дис. ... канд. геолог.-минеролог. наук. Иркутск, 2002. 23 с.
2. Гринь Н.Н. Расчет параметров микроструктуры дисперсных грунтов // Геология, поиски и разведка полезных иско-
Библиографический список
паемых и методы геологических исследований. Вып. 4. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. С. 134-137.
3. Ларионов А.К. Методы исследования структуры грунтов. М.: Недра, 1971. 199 с.
4. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных
пород. Методы лабораторных исследований. Л.: Недра, 1990. 327 с.
5. Рященко Т.Г. Версии формирования просадочности лессовых пород Приангарья и Забайкалья // Инженерная геология массивов лессовых пород. М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 66-67.
6. Рященко Т.Г. Типизация геологической среды г. Эрдэнэта (Монголия) при оценке сейсмического риска территории: материалы 1-го Уральского междунар. эколог. конгресса. Т. I. Геология. Инженерная геология. Екатеринбург: СОООО - МАНЭБ, 2007. С. 211-216.
7. Рященко Т.Г. Региональное грунтоведение (Восточная Сибирь). Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2010. 287 с.
8. Рященко Т.Г., Акулова В.В., Соколов В.Н. [и др.]. Анализ микроструктуры лессов из района Северного лессового плато Китая // Геоэкология, 2000. № 3. С. 234-240.
9. Рященко Т.Г., Ухова Н.Н., Штельмах С.И. [и др.]. Гипотезы формирования бурых суглинков Приморья: ретроспектива и новый взгляд (Дальний Восток России) // Тихоокеанская
геология. 2011. Т. 30. № 3. С. 80-92.
10. Рященко Т.Г., Хмелевская И.М., Ухова Н.Н. [и др.]. Комплексные исследования состава, микроструктуры и свойств тиксотропных глин (площадка нефтегазоносной скважины в районе г. Биробиджана) // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований. Вып. 2. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. С. 80-85.
11. Ухова Н.Н., Рященко Т.Г. Микроструктура, химический состав и физико-химические свойства донных осадков оз. Байкал (хребет Академический) // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований. Вып. 4. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. С. 156-181.
12. Ryashchenko T.G., Akulova V.V, Erbaeva M.A. Loessial soils of Priangaria, Transbaikalie, Mongolia and northwestern China // Quaternary International. 2008. № 179. P. 90-95.
13. Yang T., Gong S. Microscopic analysis of the engineering geological behavior of soft clay in Shanghai, China // Bull. Eng. Geol. Environ. 2010. V. 69. № 4. P. 607-615.
УДК 528.88
МОРФОДИНАМИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТИПОВ БЕРЕГОВ АНГАРСКИХ ВОДОХРАНИЛИЩ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
В.П. Ступин1, Л.А. Пластинин2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрена сущность и назначение морфодинамического картографирования. Охарактеризованы принципы выделения элементов земной поверхности и построения морфодинамических карт. На примере Ангарского гид-роэнергетичекого каскада показаны особенности морфодинамического картографирования берегов водохрани-ищ. Предложены классификация типов берегов и методика картографирования подзон и поясов зоны их влияния, разработанные авторами на основе концепции морфосистем. Ил. 7. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: картографирование морфосистем; динамика берегов водохранилищ.
MORPHODYNAMIC MAPPING OF TYPES OF ANGARA RESERVOIR SHORES BY EARTH REMOTE SENSING DATA
V.P. Stupin, L.A. Plastinin
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The essence and purpose of morphodynamic mapping is considered. The identification principles for the elements of the earth surface and creating morphodynamic maps are characterized. On the example of the Angara hydropower engineering cascade the article demonstrates the features of morphodynamic mapping of reservoir shores. The authors propose a classification of types of shores and methods of mapping the subzones and zones of their influence that were developed on the basis of the concept of the morphosystem. 7 figures. 4 sources.
Key words: morphosystem mapping; dynamics of reservoir banks.
Сущность и назначение морфодинамического картографирования. Морфодинамическая карта содержит элементы рельефа, выделенные по их по-
ложению в поле силы тяжести Земли, что, собственно, и определяет морфодинамические характеристики земной поверхности, поскольку именно вследствие
1 Ступин Владимир Павлович, кандидат географических наук, доцент кафедры макшейдерского дела и инженерной геодезии, тел.: 89647482242, e-mail: [email protected]
Stupin Vladimir, Candidate of Geography, Associate Professor of the Department of Mine Surveying and Engineering Geodesy, tel.: 89647482242, e-mail: [email protected]
2Пластинин Леонид Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры макшейдерского дела и инженерной геодезии, тел. 89148811808, e-mail: [email protected]
Plastinin Leonid, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Mine Surveying and Engineering Geodesy, tel. 89148811808, e-mail: [email protected].
