Factores de acumulación suelta del Cuaternario y sus principales problemas geológicos ambientales

Las acumulaciones sueltas del Cuaternario en la Llanura de Sanjiang están muy desarrolladas, con amplia distribución, gran espesor, estratigrafía completa y riqueza fósil. La acumulación suelta del Cuaternario es un importante fenómeno de meteorización física transformado a partir de la litosfera y es producto de procesos geológicos como colapso, deslizamientos de tierra y transporte. El material parental básico de las acumulaciones sueltas del Cuaternario proviene de las rocas y está estrechamente relacionado con la litosfera. Son sedimentos recientes no consolidados que se forman mediante el transporte de agua, el viento y la gravedad después de la erosión de las rocas. El ritmo de sedimentación caracteriza la textura no consolidada y suelta.

1. Características de los depósitos de acumulación suelta del Cuaternario

(1) Características sedimentarias

Geológicamente, la llanura de Sanjiang es una zona de falla interior con deposición intermitente a largo plazo. Está ubicada en tres lados rodeada de. montañas y tres ríos principales detrás de las montañas convergentes. En condiciones geológicas y geográficas tan únicas, los depósitos sedimentarios cuaternarios deben estar bien desarrollados y cada uno tiene sus propias características.

Según los resultados del trabajo de la antigua brigada de hidrogeología e ingeniería geológica del Ministerio de Tierras y Minas en la llanura de Sanjiang, el origen del Sistema Cuaternario en la llanura de Sanjiang es muy complejo, incluida la sedimentación residual, sedimentación de laderas, sedimentación diluvial, sedimentación aluvial, sedimentación lacustre y sedimentación eólica. Existen varios tipos de causas mixtas como acumulación, acumulación de pantanos, acumulación de agua helada, etc. Hay principalmente períodos de estancamiento de ríos y períodos de llanuras aluviales. También hay algunas morrenas en las estribaciones del borde de la llanura. Desde una perspectiva temporal, los depósitos de arena y grava en la fase del lecho del río representan la mayor proporción en origen aluvial, formando así un espesor uniformemente grande del grupo de rocas acuíferas del Cuaternario en la llanura. En la capa superficial de la llanura de Sanjiang, la arcilla arenosa limosa de fase pantanosa difusa rica en materia orgánica, la arcilla arenosa de fase pantanosa difusa y la arcilla subarenosa forman juntas una distribución compleja, que se ha convertido en la herencia de la mayoría de las áreas de la llanura. El techo impermeable del acuífero comprimido es también un factor importante que causa la proliferación de pantanos en la llanura de Sanjiang.

El sistema Cuaternario en la llanura de Sanjiang es relativamente denso. Excepto por el espesor de sólo 50 a 100 m cerca de los bordes de las llanuras y colinas residuales, el espesor dentro de las llanuras es generalmente de 120 a 200 m, y el más grueso puede alcanzar los 240 a 280 m. Los sedimentos de diferentes épocas del Cuaternario, de jóvenes a viejos, de arriba a abajo, constituyen depósitos de acumulación que se encuentran a la vez incrustados y superpuestos.

El patrón cambiante de las litofacies cuaternarias en la llanura de Sanjiang es grueso en el oeste, delgado en el este, grueso en el norte y delgado en el sur, y grueso en el norte y delgado en el sur. En términos de composición del material de la superficie, las diferencias entre las mitades este y oeste son extremadamente obvias. Limitada por la línea Shuangshan de la montaña Jiajin, la montaña Erlong, la montaña Wuerhuli y la montaña Renania del Norte, el material de la superficie en la mitad occidental es más grueso, las capas de arcilla y arcilla arenosa son raras o faltan, y el suelo subarenoso, el suelo arenoso e incluso la grava Las capas son comunes. Directamente expuestas a la superficie. El material estratigráfico en la mitad oriental es más fino, y la superficie suele estar cubierta de arcilla y arcilla arenosa de más de 3 metros o incluso más de diez metros de espesor.

El tamaño medio de grano de los sedimentos cuaternarios en la llanura de Sanjiang es más grueso que el de otras llanuras de acreción en el este de mi país. Su litología es principalmente de gravas arenosas y arenas gravadas de tamaño medio grueso, con una pequeña cantidad de arcilla. Su composición de tamaño de grano muestra tres grandes ritmos en el perfil, y la diferencia de tamaño de grano con el sistema subyacente de lutitas arenosas que contienen carbón del Paleoceno-Peoceno es obvia. Entre los minerales pesados ​​de arena, predominan los anfíboles y la clorita, que tienen baja capacidad de meteorización, formando una combinación mineral inestable con un coeficiente de meteorización inferior al valor medio de poros en el perfil, lo que refleja el enfriamiento climático global en el Cuaternario. bastante diferente del conjunto mineral estable dominado por minerales metálicos como la limonita y la ilmenita en el Paleoceno-Neógeno, lo que refleja las diferencias obvias en la meteorización química bajo diferentes condiciones climáticas y de presión. Sin embargo, su pesado conjunto de minerales no refleja bien las condiciones de los diferentes períodos climáticos en el Cuaternario, y solo aparecieron áreas con bajo contenido de circón en el Pleistoceno medio.

(2) Características químicas

Según el análisis de los datos existentes (Tabla 6-26), en los estratos Cuaternarios bajo la superficie, el oligoelemento de mayor contenido es el Ti , seguido del Sr, los oligoelementos con menor contenido son Cd y Mo. En el rango de 7 a 13 metros, los contenidos de Ti, Cr, Cd, Cu y Sr son significativamente mayores, y los contenidos de Ni, Mo y Zn son significativamente menores. En el rango de 7 a 13 m, el contenido de elementos como Ti, Cr, Cd, Cu y Sr aumenta significativamente, mientras que el contenido de elementos como Ni, Mo y Zn disminuye. Otros elementos que están desproporcionados incluyen Be, Hf, Zr, Ca, etc.

Los tipos de óxidos de hierro a diferentes profundidades en la formación (Tabla 6-27), entre 7 y 15 m, son FeOgt, lo que indica que este intervalo es una formación depositada en condiciones reductoras típicas, y la mayoría de las áreas en la llanura de Sanjiang tienen esta característica. . Dado que la mayoría de las zonas entre 7 y 15 metros tienen una o más capas de arcilla arenosa limosa, estas se depositaron en un ambiente reductor, lo que resultó en una mala calidad del agua. En esta formación se perforan muchos pozos domésticos, lo que genera una alta incidencia de enfermedades endémicas. Otros óxidos en la formación varían poco con la profundidad (Tabla 6-28). En comparación con el suelo superficial, el contenido de sales solubles como K, Na, Ca2, Mg2, Cl-, SO2-4, NO-3 en los estratos del Cuaternario es muy bajo (Tabla 6-29), de las cuales el NO-3 es menos de 0,10 mg/L, lo que indica que los estratos cuaternarios debajo de la superficie están ligeramente contaminados. El patrón de distribución de los diversos elementos y óxidos mencionados anteriormente refleja más fielmente el entorno geomorfológico original de los estratos cuaternarios de la llanura de Sanjiang.

Tabla 6-26 Contenido de oligoelementos en estratos cuaternarios en la llanura de Sanjiang

Tabla 6-27 Comparación de contenidos de Fe2O3 y FeO en estratos cuaternarios

Tabla 6-28 Tabla de resultados del análisis de óxido del Pozo No. 6-1 (Xinhua Timber Factory)

Tabla 6-29 Contenido promedio de sal soluble en los estratos cuaternarios de la llanura de Sanjiang

II. Minerales en las acumulaciones sueltas del Período Cuaternario

1. Minerales en las acumulaciones sueltas del Período Cuaternario

La geología de la Llanura de Sanjiang se desarrolló en el Período Cuaternario, y Los minerales de las acumulaciones sueltas son ricos en contenido, ampliamente distribuidos y fáciles de extraer. Los principales minerales descubiertos incluyen oro de placer, turba, piedras preciosas, arena de fundición, arcilla, grava, arcilla, etc. Algunos de estos recursos minerales han sido explotados.

(1) Oro de placer

El oro de placer se distribuye principalmente en los valles frente a las montañas Xiaoxing'an, como el río Wutong, la cuenca del río Duoluo, la isla Bada, Heilongjiang. , etc.

Los principales tipos de depósitos de oro a placer en la llanura de Sanjiang incluyen el tipo valle y el tipo terraza, siendo el tipo valle el tipo principal. Su formación está controlada por depósitos minerales primarios, ambiente climático, medios de transporte y movimientos de la corteza cuaternaria. La mayoría de ellos son de tipo llanura aluvial, tipo agua helada glacial y tipo pendiente residual.

(2) Turba

La turba es un producto único de los pantanos y está formado por residuos de plantas de pantano y humus. Se forma por descomposición bacteriana tras acumularse una gran cantidad de restos vegetales en condiciones reductoras. Por lo tanto, la turba se distribuye principalmente en los antiguos canales de los ríos, el lago Niushou y las llanuras aluviales.

(3) Arcilla para cemento

La mayoría de los altiplanos, terrazas y llanuras bajas de la zona tienen capas de arcilla para cemento. La mayoría de ellos son provocados por sedimentación lacustre en diferentes épocas desde el Cuaternario.

(4) Material de conglomerado de guijarros

Según el mapa paleogeográfico de litofacies, en la zona de Sanjiang, además de valles modernos y zonas de distribución de cauces, también existe una gran superficie de ​​La capa de arena, grava y guijarros de casi 100 metros de espesor es rica en reservas y son sedimentos aluviales y diluviales cuaternarios, pertenecientes a los sedimentos de la fase del lecho del río. Esta capa está mal seleccionada, casi redonda, de textura densa y dura, densidad superior a 2,5 g/cm3, densidad aparente en seco superior a 1,5 g/cm3, porosidad inferior a 45, absorción de agua inferior a 25, impurezas fangosas inferiores a 10, En forma de aguja, las partículas de escamas son inferiores a 1,5 y son excelentes agregados gruesos para concreto.

(5) Suelo arenoso

Se distribuye principalmente en las zonas de llanuras aluviales altas y bajas de los principales sistemas fluviales. En la parte inferior de la capa de suelo llano existe una gran cantidad. superficie de suelo arenoso con un espesor de casi 100 metros. Las reservas son ricas, consisten en depósitos aluviales y aluviales del Cuaternario, y son sedimentos del borde de facies de playa y facies de lagos. En la zona se han extraído varias grandes colinas de arena, incluidas Luobei y Tongjiang. El tamaño de las partículas es uniforme, incluyendo arena gruesa, media y fina, conteniendo una pequeña cantidad de grava, clasificación media y buena redondez. El contenido de impurezas del lodo es inferior a 2,5, la densidad aparente seca es superior a 1,5 g/cm3, la porosidad es inferior a 40, la densidad aparente del agua y el contenido de sal son inferiores a 1,0 y el contenido de materia orgánica es pequeño. Es un excelente agregado fino para concreto de construcción de ingeniería.

(6) Materiales del suelo

Los materiales del suelo son generalmente arcilla, arcilla arenosa y suelo similar al loess, que se utilizan para cocer tierra de construcción como ladrillos y mezclas de cemento.

Distribuido generalmente en la parte oriental de la plataforma y zonas de llanura baja, con un espesor de 2 a 50 m, es un depósito lacustre del Cuaternario. Las partículas son finas, con un tamaño de partícula entre 0,01 y 0,10 mm, un contenido inferior a 0,05 mm superior a 50, un índice de plasticidad de 10 a 20 y un contenido de sales solubles en agua inferior a 3. El suelo es rico en reservas y es un buen material de construcción.

3. Principales cuestiones geológicas ambientales

(1) Alto contenido de mineral de hierro en acumulaciones sueltas del Cuaternario

Según el análisis de minerales pesados ​​de arena en sondeos en el En la zona de llanura, existen muchos tipos de minerales que contienen hierro en la formación, con alto contenido y amplia distribución. El contenido de mineral de hierro en las gravas generalmente oscila entre 30 y 50, con un promedio de 39,4 y un máximo de 98,7 (Cuadro 6-). 30). (Tabla 6-30). La distribución de los minerales que contienen hierro en la formación todavía tiene ciertos cambios en la dirección vertical: los minerales con mayor contenido de hierro generalmente se encuentran a 20-40 m, 80-130 m y 160-190 m por debajo de la superficie (Figura 6-2). Esto es básicamente consistente con el patrón de variación vertical del contenido de iones de hierro en el agua subterránea, lo que demuestra plenamente que los iones de hierro en el agua subterránea provienen principalmente de minerales que contienen hierro en la formación.

Además, el valor de fondo del hierro en los suelos regionales es muy alto, y en diversos suelos se produce lixiviación de hierro, formando bandas de hierro de color amarillo y marrón rojizo, acompañadas de una gran cantidad de nódulos de hierro y manganeso. El contenido de iones de hierro en el agua de los pantanos es generalmente de 0,3 a 2 mg/l, lo que afecta la formación y los cambios de iones de hierro en aguas subterráneas poco profundas.

Tabla 6-30 Estadísticas promedio del contenido de mineral de hierro en los pozos de la unidad de la provincia norte de Shandong:

Nota: El promedio general es 39,4.

(2) Tipos de suelo especiales indeseables

Debido a sus propiedades geológicas de ingeniería especiales, los tipos de suelo especiales producirán algunos problemas geológicos de ingeniería especiales durante la construcción de ingeniería, lo que hará que las personas presten especial atención. concentrarse en. Los suelos especiales más comunes en el área de Sanjiang incluyen suelo congelado (incluido el suelo congelado estacional y el permafrost insular), suelo salino, suelo limoso, etc.

1. Suelo congelado

Afectado por la geografía física, el clima, la hidrología y otros factores, el suelo congelado estacional está ampliamente desarrollado en el área de exploración, mientras que el suelo congelado en forma de isla solo está cerca El horno de cal de Lope Hay revelaciones. Las propiedades geológicas de ingeniería del suelo congelado se ven afectadas principalmente por la temperatura del suelo y el contenido de humedad. El suelo duro y congelado contiene menos agua no congelada, las partículas del suelo están firmemente congeladas, tienen una alta resistencia a la compresión y una baja compresibilidad. Sin embargo, después de la descongelación, las partículas del suelo están sueltas, la estructura cambia y la resistencia a la compresión cae bruscamente. Después de la descongelación, las partículas del suelo se encuentran en un estado de liberación igual. El suelo plástico congelado contiene más agua antes de descongelarse y es plástico y puede producir deformación por compresión bajo carga. La resistencia a la compresión no es alta. La parte inferior del permafrost y el suelo congelado estacionalmente de la isla es principalmente suelo plástico congelado dentro de una cierta profundidad, y esta área también está dominada por este tipo de suelo congelado. Al diseñar la profundidad de entierro de los cimientos de los edificios de ingeniería, generalmente se debe calcular el espesor de la capa de suelo congelado residual y se debe considerar el tratamiento de calefacción y anticongelante.

Figura 6-2 Curva de cambio vertical de minerales que contienen hierro en pozos

2 Suelo salino

El suelo salino se distribuye principalmente en la granja Youyi, montaña Erjiu. Las terrazas y áreas planas como Yichang, Jixian, Qixingpao, etc. son suelos salinos carbonatados, que tienen una salinización de leve a moderada. El suelo salino-álcali tiene propiedades geológicas de ingeniería únicas: partículas sueltas, cohesión extremadamente baja y el suelo se expande después de absorber agua. La resistencia a la compresión es muy pequeña. Sin embargo, después de que la sal cristaliza y las partículas se cortan, la cohesión aumenta, el ángulo de fricción interna aumenta y la resistencia a la compresión también aumenta. Sus propiedades geológicas de ingeniería están relacionadas con la composición y contenido de sal. La capa de suelo salino generalmente se encuentra cerca de la zona vadosa y tiene un espesor de aproximadamente 0,3 a 0,5 m, con un espesor máximo de no más de 2 m. El suelo salino debe compactarse como suelo de cimentación.

3. Suelo limoso (suelo blando)

El suelo limoso se distribuye principalmente en el lago yoke y en los humedales pantanosos de gran superficie cercanos en la zona de llanura aluvial de los tramos medio e inferior. del río Naoli en la llanura de Sanjiang. Las combinaciones litológicas incluyen: limo, turba, arcilla limosa, arcilla arenosa limosa, arena limosa, etc. La mayoría de ellos se distribuyen en capas o lentes. La capa superficial tiene generalmente menos de 0,5 m de espesor y es una capa sedimentaria de lago y pantano cuaternario. La mayoría de ellos son suelos de media y alta compresibilidad, con humedad natural de 29,4 a 44,1, contenido de materia orgánica de 5,0 a 19,5, cohesión C=0,04 a 0,15kPa y ángulo de fricción interna θ=0° a 11°.

(3) Erosión lateral del río y colapso de las orillas

La erosión del río ocurre principalmente en ambos lados de los ríos Heilongjiang y Ussuri en el área de Sanjiangyuan. La erosión lateral de los ríos resulta en la erosión. de taludes empinados y la formación de fenómenos como nuevos taludes y erosión del suelo. Después de que el río Heilongjiang sale del desfiladero de Jiayin, ingresa al área de la llanura. Debido al agua profunda y al flujo rápido, el suelo a lo largo de la costa es blando y la erosión y la erosión aumentan significativamente, lo que resulta en muchos colapsos de las orillas. Después de años de observación, se ha descubierto que los bancos cóncavos en la ciudad de Zhongxing, Mingshan, Tongren Beikouzi y otros lugares son más graves. La tasa promedio de colapso de los bancos en la ciudad de Zhongxing es de 10 m/a, y la longitud del colapso de los bancos es de unas decenas de kilómetros. Se estima que cada año se pierden unas diez hectáreas de tierra.

(4) Subsidencia del terreno

Parte de las áreas mineras de Shuangyashan Coalfield y Hegang Coalfield están en las llanuras, mientras que Jixian Coalfield, Suibin Coalfield y Baoqing Coalfield están en las llanuras y están enterrados profundamente en el período Cuaternario bajo tierra.

En las áreas de carbón, debido a la extracción de recursos de carbón subterráneos, se ha dejado una gran cantidad de áreas de carbón subterráneas que han destruido el equilibrio de la masa rocosa subterránea original y las capas de roca suprayacentes. de las vetas de carbón han sido extraídas y las capas del suelo sufren sucesivamente deformaciones y daños tales como colapso, fractura y flexión, y finalmente se extienden a la superficie, causando daños a los recursos en diversas escalas, efectos desestabilizadores en las funciones de los edificios y las instalaciones civiles. y el deterioro del entorno ecológico y los impactos ambientales adversos y el deterioro de su entorno ecológico y los impactos ambientales adversos. Estos problemas son bastante graves en las zonas mineras de Shuangyashan y Hegang (Cuadro 6-31).

Tabla 6-31 Lista de condiciones de colapso de la superficie en áreas mineras

(5) Deslizamientos de tierra

Los deslizamientos de tierra ocurren principalmente en algunos grandes pozos de préstamo y son causados ​​por el hombre -hecho Durante actividades de ingeniería como excavación y quema de ladrillos, al excavar plataformas de pendiente pronunciada, se producen deslizamientos de tierra de pendiente pronunciada debido a la penetración de agua superficial a lo largo del corte de grietas verticales en el suelo. Por ejemplo, en la ciudad de Zhengyang, condado de Tangyuan, que está ubicado en la intersección del río Tangwang y el río Songhua, un banco de zanja de erosión a gran escala se derrumbó en el sureste de la aldea de Xinsheng, causando una pérdida de 200 m3 por movimiento de tierras y el espesor del sedimento río abajo. de la boca de la zanja era de más de 2,5 m. En la orilla cóncava del río Songhua, debido a la erosión a largo plazo causada por el flujo de agua, muchas partes de la línea de orilla se han vuelto inestables y colapsaron, con un ancho promedio de 1 a 2 metros de colapso de la orilla cada año debido a la erosión lateral del río.