История формирования озерно-ледниковых отложений Санкт-Петербурга

Широкая распространенность озерно-ледниковых отложений в Санкт-Петербурге определяет их значимость как оснований для зданий и сооружений. Эти грунты уникальны по своим свойствам, которые являются следствием их генезиса. Настоящая работа направлена на рассмотрение процесса образования данных отложений и характерных для них свойств.

Ключевые слова: озерно-ледниковые отложения, генезис, геология Санкт-Петербурга, лимногляциальные отложения, lgIII, валдайское оледенение.

The wide distribution of lacustrine-glacial deposits in St. Petersburg determines their importance as a base for buildings and structures. These soils are unique in their properties, which are a consequence of their genesis. This work is aimed at considering the process of formation of these deposits and their characteristic properties.

Keywords: lacustrine-glacial deposits, genesis, St. Petersburg geology, limnoglacial deposits, lgIII, Valdai glaciation.

Территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области имеют сложное геологическое строение. Основываясь на геологическом разрезе (рис.1), можно выделить кристаллические породы архейского и протерозойского возраста, кембрийские глины, а также породы ордовика и девона [1].

Рис. 1. Геологический разрез Санкт-Петербурга (по Е. К. Мельникову)

На них находится толща четвертичных отложений, к которой относятся лужская морена, отложения озерно-ледникового комплекса, а также послеледниковые озерные, морские, речные и техногенные грунты. Озерно-ледниковые (лимногляциальные) отложения имеют геологический индекс lg и являются частным случаем водно-ледниковых (флювиогляциальных) и ледниковых (гляциальных) отложений [2].

Чехол четвертичных отложений покрывает коренные породы, на которых располагались древние речные системы. Они подвергали породы эрозии, создавая на них рельефы террас, склонов и тальвегов — русел рек. Поэтому наибольшие мощности этих отложений составляют более чем 100 м и присущи тальвеговым частям погребенных палеодолин [3]. В целом определяется тенденция к уменьшению мощности по направлению простирания с севера на юг.

Рис. 2. Краевые зоны валдайского оледенения [4]

Существовавшие 4 периода оледенения определяют 4 горизонта одноименных моренных отложений: днепровского — 240–180 тыс. лет, московского — 125–110 тыс. лет, первого валдайского (калининское) — 80–50 тыс. лет и второго валдайского (осташковское) — 23–12 тыс. лет [5]. К этому временному периоду относятся отложения ледникового генезиса.

Из-за нескольких чередующихся оледенений сформировалось переслаивание лимногляциальных отложений и морен. Так, в межледниковую эпоху, когда ледник отступал и таял территории Приневской низменности были покрыты озерами, аккумулирующими озерно-ледниковые отложения. Они формировались под влиянием денудационных процессов ледника. Перемещённые при экзарции — ледниковом вспахивании, горные породы аккумулировались на всем протяжении ледника. В процессе движения происходило смораживание грунта на контактной зоне со льдом, однако сила ледника была настолько велика, что он отрывал обломочный материал, унося и растирая его на своём пути [6]. По мере его отступления и таяния на освободившихся территориях оставались отложенные морены, представляющие собой измельченные горные породы, сложенные различными рельефами. Протоки вод омывали отложения морены, образуя камы и озы — куполовидные и валообразные рельефы. Талые воды ледника перемывали морену, после чего тонкообломочные песчаные и глинистые частицы оседали на дне приледниковых и окололедниковых озёр. В связи с чем осадки граничащих с ледником частей преимущественно песчаные, нередки включения гравия или гальки [5].

К озерно-ледниковым отложениям относятся ленточные глины, суглинки, супеси и пески. Зачастую для всей мощности характерно трехслойное строение. Нижнему ярусу свойственно низкое содержание глинистой фракции [3]. Преимущественно он сложен суглинками мягкопластичными пылеватыми различной консистенции. Над ним находятся ленточные глины. Они формировались в спокойных условиях, поэтому в них хорошо заметна слоистость [7]. В связи с сезонными колебаниями температур изменялась активность ледника: в теплое время года формировались пылеватые и песчаные прослойки, а в холодное — глинистые. Благодаря этим слоям ленточные глины обладают выраженной анизотропией фильтрационных и механических свойств. Верхний ярус представлен неяснослоистыми супесями и пылеватыми песками [3]. Содержание песчанистой фракции увеличивают их прочность, однако они также склонны к проявлению типичных этим отложениям свойств: тиксотропии, морозному пучению, плывунным свойствам и пр [8]. Также близость к озерным, морским и особенно болотным грунтам создает опасность их поражения органической микробиотой.

Таким образом, особые физико-механические свойства озерно-ледниковых грунтов обусловлены их генезисом. Высокая степень водонасыщения и пористость являются следствием того, что эти грунты нелитифицированы. Действительно, в процессе их образования они не испытывали нагрузок больших, чем собственный вес. Дальнейшее наслаивание четвертичных отложений также не оказывало больших давлений, и консолидация лимногляциальных грунтов происходила при небольших нагрузках. В связи с чем они являются слабыми грунтами, состояние которых сильно зависит от воздействий, которые они испытывают.

Литература:

1. Санкт-Петербург. Петроград. Ленинград: Энциклопедический справочник / Ред. коллегия: Белова Л. Н., Булдаков Г. Н, Дегтярев А. Я. и др. — М.: научное издательство «Большая Российская Энциклопедия». 1992. — 687 с.
2. Астахов В. И. Начала четвертичной геологии: Учебное пособие. — СПб.: СПбГУ, 2008.
3. Особенности инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга / Р. Э. Дашко, О. Ю. Александрова, П. В. Котюков, А. В. Шидловская. — Текст: непосредственный // Развитие городов и геотехническое строительство. — 2011. — № 13. — С. 24–71.
4. Серебрянный, Л. Р. Когда растаяли льды на Русской равнине? / Л. Р. Серебрянный. — Текст: непосредственный // Природа. — 1967. — № 3. — С. 53–60.
5. Геология СССР. Том I. Ленинградская, Псковская и Новгородская области. Геологическое описание. Северо-Западное территориальное ГУ. «Недра», М., 1971 г. стр. 504.
6. Геоморфология и четвертичные отложения Северо-Запада европейской части СССР (Ленинградская, Псковская и Новгородская области). Изд-во «Наука», Лениыгр. отд., Л. 1969, 256 с.
7. Фурса В. М. Строительные свойства грунтов района Ленинграда / В. М. Фурса. — Л.: СТРОЙИЗДАТ; [Б. м.]: Ленингр. отд-ние, 1975. — 142 с
8. Лысенко М. П. Глинистые породы русской платформы. М. Недра 1985г., 254 с.