Лессы и лессовидные суглинки: образование, строение и интересные факты

На окраинах пустынь и степей, прилегающих к ним, на горных склонах формируется особый тип глинистых отложений. Они называются лессами и лессовидными суглинками. Это малосвязная, легко растирающаяся неслоистая порода. Лессы обычно палево-желтого, палевого или светло-желтого цвета. Лессовидные суглинки – порода, в которой отсутствует какое-либо характерное для лессов свойство. Она отличается высокой пористостью и содержанием карбонатов кальция.

Суглинок лессовидный: характеристики

По некоторым свойствам и гранулометрическому составу порода приближается к покровным суглинкам. Как правило, в лессах не содержатся песчаные частицы размером больше 0,25 мм. Однако в этой породе присутствует большое количество фракции крупной пыли (0,05-0,01 мм). Ее содержание обычно достигает 60-70%.

Порода отличается слабовыраженной слоистостью, микроагрегированностью, высокой водопроницаемостью. Лессы – это карбонатные породы. В засушливых районах они могут быть засолены и содержать частицы гипса.

Чем обусловлена просадочность лессовидных суглинков?

Порода характеризуется высокой макропористостью. В лессовидных суглинках присутствуют относительно крупные, вертикальные канальца (поры), оставленные отмершими корнями и стеблями растений. Их размер значительно больше величины включений, входящих в состав породы. Канальцы пропитаны известью, за счет чего они приобретают определенную прочность. Именно поэтому при размывании образуются вертикальные стенки. При замачивании порода дает большую просадку из-за присутствующих в ней канальцев, гипса, карбонатов, легкорастворимых солей и коллоидов в гелиевом состоянии. Это приводит к большим деформациям инженерных сооружений.

Происхождение породы

В настоящее время нет единого мнения о причинах образования лессовидных суглинков. Среди всех существующих гипотез можно выделить эоловую и водно-ледниковую. Первую предложил академик Обручев. Его гипотеза была дополнена Мирчинком, Архангельским и другими научными деятелями. Согласно эоловой гипотезе, лессовидные суглинки образовались вследствие совместной деятельности растительности, дождя и ветра.

Водно-ледниковая теория связывает происхождение породы с илом, осевшим из ледниковых вод, распространившихся по всей поверхности к югу от границы таяния ледника. Этой гипотезы придерживаются такие ученые, как Докучаев, Глинка и пр.

Особенности рельефа

В обнажениях лессовидные суглинки образуют обрывы. На участках лессовых отложений, как правило, возникают глубокие овраги. Они быстро расширяются в стороны и вглубь за счет размытия стенок грунтовыми водами.

Покровные лессовидные суглинки широко распространены в Западной Сибири, на территории Узбекистана, Казахстана и в Китае.

Мощность грунта колеблется в довольно широком диапазоне. Так, к примеру, в Западной Сибири он находится в пределах 5 090 м, в Средней Азии до 50 м и более. На территории Китая толщина лессовых суглинков может достигать 100 и даже превышать это значение.

Обозначение лессовидных суглинков приводится в Межгосударственном стандарте ГОСТ 21.302-96.

Использование в дорожном строительстве

Лессовидные суглинки считаются неподходящим грунтом для обустройства дорожной инфраструктуры. В сухое время года они сильно запылены. Из-за недостаточной связности включений происходит истирание грунта, вследствие чего на дорогах появляется слой пыли до нескольких десятков сантиметров. Этот период называют «сухой распутицей». При попадании влаги грунт быстро размокает, принимая текучее состояние. При этом сопротивляемость нагрузкам значительно падает.

Перед укладкой дорожного полотна на лессовидных суглинках необходимо принять специальные меры, предотвращающие размывание откосов.

Дифференциация пород

Лессовидные суглинки отличаются большей грубозернистостью и малой карбонатностью. Карбонатные суглинки обнаруживаются повсеместно на слабодренированных плоских поверхностях с незначительным развитием эрозионной сети и малым врезом речных долин.

Пространственная дифференциация лессовидных карбонатных суглинков указывает на временную зависимость выщелачивания грунтов от степени их вовлечения в процесс геоморфологического развития, обусловленного естественным дренированием участка. Чем меньше территория дренирована, тем выше располагается карбонатный горизонт в профиле почв.

Спородическое распространение лессовидных карбонатных суглинков в толще бескарбонатных пород указывает на вторичный характер закорбоначенности покровносуглинистого массива в аридных условиях. Присутствие массивов, состоящих из карбонатных суглинков свидетельствует о незаконченности геоморфологического цикла.

Минералогический состав

У всех лессовидных суглинков и Европейской и Азиатской части он схож. В породах присутствует 50–70% кварца, 5–10% карбонатных минералов, 10–20% полевых калий-натриевых шпатов.

В лессах обнаруживается незначительное количество минералов, содержащих железо. Их концентрация не превышает 2–4,5%. Карбонатные включения обнаруживаются преимущественно в пылеватой фракции. Они представлены пленками и скоплениями в трещинах и порах в виде пропитки.

Вместе с карбонатными включениями осаждается гипс и оксид кремния. Соответственно, в минералогическом составе обнаруживаются глинистые минералы, кварц, слюда, полевые шпаты, а также доломит и кальцит, содержание которых больше в среднеазиатских лессах. Кроме этого, в составе могут присутствовать легкорастворимые соли и тяжелые металлы (в незначительном количестве).

Гранулометрический состав

В породах отмечается небольшое содержание крупных фракций. На песчаные включения в среднем приходится 4,4% – в лессах, 11% – в лессовидных суглинках. Содержание ила колеблется в пределах 5–35%. При этом его уровень повышается по мере увеличения влажности и удаления лесса от источников его образования.

На территории Русской равнины лесс приобретает более глинистую структуру с севера на юг. Отличительной особенностью пород является большое количество крупной пыли. Ее уровень достигает 28–55%.

P. S.

Лессы отличаются небольшой емкостью катионного обмена. В составе обменных катионов присутствуют кальций и магний в пропорции 3:1, а также натрий и калий. Лессам свойственна щелочная реакция среды.

Порода обладает рядом свойств, полезных для почвообразования. Процессу, в частности, способствуют физические (высокая влагоемкость, пористость, водопроницаемость), физико-химические и механические свойства. Кроме того, они насыщены питательными элементами. На лессовидных карбонатных суглинках и лессах образуются черноземы, серые лесные, каштановые и другие высокоплодородные почвы.

Высокая карбонатность способствует формированию гуматно-кальциевого гумуса. Она же обеспечивает его статичность и накопление под растительностью. Лессы придают грунту полезные свойства: повышают карбонатность, микроагрегированность и пористость.