Наиболее благоприятные условия для формирования элювиальных образований будут там, где темпы эрозии и плоскостного смыва ослаблены или малы, где выветривание горных пород успевает сформироваться, при прочих равных условиях, более мощная зона выветривания. Породы в ней разрушены-изменены, причем часто в неодинаковой степени на разных глубинах.
На формирование элювиальных образований при равных климатических, геоморфологических, тектонических и других условиях пород. На породах, стойких по отношению к агентам выветривания, элювиальная зона имеет небольшую мощность, а состав более грубый.
Мощность элювиальных образований очень не постоянна, а условия залегания их своеобразны.
Характерные особенности элювиальных образований:
1. При выветривании горных пород наблюдается общее их разрыхление, размягчение, увеличение пористости, гидрофильности, водопроницаемости и др.
2. В составе элювия, особенно если развито химическое выветривание, появляются и накапливаются глинистые продукты выветривания – глинистые минералы, а следовательно, изменяются и его вещественный состав по сравнению с исходными материнскими породами.
3. В климатических условиях, где испарение превышает кол-во выпадающих осадков, и породы в зоне выветривания промываются слабо, в элювии накапливаются простые водорастворимые соли и происходит засоление пород, что существенно изменяет их строительную оценку.
4. В элювиальных образованиях наблюдается общее понижение водородных ионов рН, что приводит к возникновению кислой среды, вредно действующей на металлические и бетонные части сооружений.
5. С элювиальной зоной связаны временные или постоянные горизонты грунтовых вод.
6. Элювиальные образования в зоне степей, лесостепей, реже полупустынь под влиянием процессов диагенеза приобретают макропористость и преобразуются в лёссовидные с присущими им свойствами – легкой размокаемостью, размываемостью и просадочностью, т.е. свойствами, обуславливающими их деформации при увлажнении. Условия строительства на таких породах осложняются.
7. Элювиальные образования, залегающие на склонах, легко подвергаются различным деформациям под влиянием гравитационных сил – образованию обвалов, осыпей, сплывов.
При использовании элювиальных толщ в качестве оснований сооружений следует иметь в виду, что рытье котлованов и неизбежное появление бытовых и производственных вод будут интенсифицировать химические процессы и распространять их действие в глубину толщи, поэтому у выстроенных зданий и сооружений могут появиться большие и неравномерные осадки.
При оценке элювиальных отложений следует обращать внимание на степень выветрелости крупных обломков. Элювиальные крупнообломочные грунты следует разделять по следующим признакам: с прочными обломками (не разламываются руками) ; с рухляковыми обломками (разламываются, но не- растираются руками) и с глинистыми, обломками (растираются руками и размягчаются в воде). Для установления количественной характеристики степени выветрелости элювиального грунта используется выражение В. Б. Швеца: Kв = (Kt – K0)/ K0 .
Для определения этих величин устанавливают гранулометрический состав элювиального грунта, природного сложения, затем берут пробу на истирание во вращающемся барабане и определяют гранулометрический состав пробы после испытания на истирание. Отношение суммарной массы фракций размерами менее 2 мм к суммарной массе фракций крупнее 2 мм дает величину Kв. K0 характеризует это отношение в грунтах природного сложения, а Kt — в грунтах после испытания на истираемость. Значения Kв могут изменяться в пределах от 0 до 1.
Аллювий (аQ4)
Частицы горных пород, размытых рекой, переносятся на большие расстояния и откладываются в тех местах, где уменьшается скорость течения. Процесс выпадения из воды переносимых ею частиц называется седиментацией, а накопление их — аккумуляцией. Образованные при этом отложения называются аллювиальными или аллювием.
В зависимости от условий отложения различают несколько видов аллювия. Выпадение осадков может происходить на поймах рек в период паводков, в руслах нижнего течения и, наконец, в устьях рек. В соответствии с этим аллювий может быть пойменным, русловым и дельтовым.
Пойменный аллювий отлагается во время паводков на заливаемых пойменных террасах. Так как на поймах скорость течения воды меньше, чем в руслах, то обычно в пойменных водах содержатся более мелкие частицы породы, чем в русловых. По мере спада воды скорость ее уменьшается. Сначала выпадают самые крупные частицы, а потом более мелкие. На следующий год этот процесс повторяется, вследствие чего в разрезе можно различить годовые слои наносов.
Пойменный аллювий характеризуется тонкой, почти горизонтальной слоистостью, неоднородностью гранулометрического состава и малой мощностью слоев с характерным линзообразным выклиниванием. Он состоит из мелких частиц кварца и глинистых минералов, в основном группы каолинита и гидрослюд. Глинистые минералы группы монтмориллонита встречаются в очень небольших количествах, вследствие чего глинистые породы пойменного аллювия не склонны к сильному набуханию. В накоплении пойменного аллювия могут быть перерывы и на поймах образуются гумусосодержащие почвы. В последующие годы процесс накопления может возобновиться, в результате чего почвенные прослои будут погребены вместе с растительностью, которая постепенно обогатит пойменные отложения новыми порциями гумуса.
Особую разновидность пойменного аллювия представляет старинный аллювий, откладываемый только, в старицах рек. Старицы постепенно превращаются в замкнутые заболоченные понижения и заполняются мельчайшим иловато-глинистым материалом. В этих отложениях обычно содержится много органических остатков, гниение которых при недостатке кислорода приводит к образованию торфа и таких минералов, как пирит, сидерит и др. Для старичного аллювия, в отличие от пойменного, характерно наличие постоянного полного водонасыщения. Грунты старичного аллювия сильносжимаемы и находятся обычно в текучем или текучепластичном состоянии, а поэтому неустойчивы и обладают ничтожной несущей способностью.
Русловый аллювий откладывается в руслах рек после спада паводковых вод. Наиболее крупные частицы породы, увлеченные в русло реки во время паводка, после спада вод осаждаются. В результате в русле реки образуются перекаты и мели, нижняя часть которых сложена гравием и крупным песком, а верхняя — более мелкими песчаными частицами.
Для руслового аллювия, так же как и для пойменного, характерны горизонтальная или наклонная слоистость, малая мощность слоев и хорошая отсортированность материала. В отличие от пойменного в русловом почти не встречаются глинистые минералы и в основном он сложен песками различной крупности.
Дельтовый аллювий откладывается в устьях рек при их впадении в моря и озера. Впадая в водный бассейн, не имеющий течения вода реки теряет скорость, и весь принесенный ими обломочный материал оседает на дно. Он отлагается на прибрежном откосе дна слегка наклонными слоями, постепенно утончающимися в сторону бассейна. Речные наносы по мере удаления от устья реки распространяются в водном бассейне в стороны, образуя конусообразную площадку, изрезанную тонкими протоками. По форме такая площадка напоминает греческую букву «дельта», откуда и произошло название «дельта реки».
В отложениях дельтового аллювия встречаются все песчаные и глинистые фракции. В наиболее удаленной в глубь водоема части дельты характерно образование илов, т. е. глинистых отложений в наиболее рыхлой (начальной) стадии образования.
Приведенные характеристики пойменного, руслового и дельтового аллювия и условия его образования характерны для равнинных рек. Образование аллювия горных рек имеет свои особенности. Здесь преобладает, не отложение осадков, а размыв. Большой уклон русла создает благоприятные условия для переноса крупных обломков горных пород. Перекатываемые по дну горных рек крупные обломки, глыбы и валуны постепенно обтачиваются и истираются. Как правило, аллювий горных рек сложен окатанным крупнообломочным материалом (валунами, гальками, гравием, крупным песком) и характеризуется большой водопроницаемостью.
Аллювиальные отложения горных рек практически следует считать несжимаемыми, что сообщает им большую несущую способность. Особенностью этого аллювия по сравнению с аллювием, равнинных рек является отсутствие глинистых минералов.
Пролювий (pQ4)
В горных районах обильное выпадение дождей или быстрое снеготаяние вызывает образование временных бурных потоков. Мощный поток, стекающий с крутых склонов, обладает громадной силой и увлекает за собой, подобно горным рекам, мелкие обломки пород, большие глыбы и валуны. Действуя захваченными обломками, как тараном, такой поток разрушает встреченные на пути выступы и неровности гор, увлекает их за собой и все более и более насыщается каменным материалом. Далее поток захватывает верхние слои мелкообломочного материала и почв и постепенно из водного превращается в грязекаменный. Такой поток называется сель, или силь. Временные грязекаменные потоки широко распространены на Кавказе и в Средней Азии.
Вырываясь из горного ущелья на равнину, сель быстро теряет скорость, и расплывается по сравнительно большой площади в виде конуса выноса. Вода из грязекаменного потока фильтруется к его подошве, а перенесенный каменный материал осаждается, образуя конус выноса, или сухую дельту. Обломочная масса, принесенная таким потоком, состоит из почти неокатанных обломков и совершенно неотсортирована: среди крупных глыб и валунов находятся гравийно-песчано-глинистые частицы. Отложения конусов выноса селевых потоков называются пролювиальными. или пролювием.