Исследовательская работа (стр. 2 )

Взаимодействие гумусовых веществ с минеральной частью приводит к образованию органо-минеральных соединений. По -Каратаеву, они включают в себя:

1. Соли низкомолекулярных органических кислот (ацетаты, оксалаты и др.

2.Соли гуминовых и фульвокислот (гуматы, фульваты),

3. Комплексные и внутрикомплексные соединения (хелаты),

4. Адсорбционные органо-минеральные («аргиллиты»).

  Органическое вещество в грунтах криолитозоны играет важную роль в формировании их тиксотропных свойств. Поверхность крупных частиц, обволакиваясь пленками органических и аморфных веществ, становится достаточно гидрофильной и способной к сцеплению между собой. Действуя вместе, глинистые минералы, аморфные и органические вещества создают рыхлую сетку, связывающую значительное количество воды. При механических воздействиях этот каркас разрушается, а при снятии нагрузок восстанавливается.

  По распространению органическое вещество можно разделить на три группы: рассеянное, локальное и региональное. Рассеянное органическое вещество содержится в грунтах в виде тонких фракций, поверхностных «пленок» вокруг частиц и распределено во всей толще грунта равномерно. Наиболее богаты органическим веществом отложения лагун, лиманов, стариц, болот и озер. Локально распространенное органическое вещество приурочено к определенным фациям (например, старичным, болотным и др.) и образует локальные скопления органики в грунтах (Грунтоведение, 2005). Характерные примеры локально распространенного органического вещества – пласты углей, торфов или сапропелей. Регионально распространенное органическое вещество приурочено к регионам, в пределах которых в определенную геологическую эпоху происходило интенсивное продуцирование и захоронение живого вещества. Характерный пример – торфяные отложения обширных заболоченных территорий центральной и северной частей Западной Сибири.

Примером регионального распространения гумуса в грунтах является его содержание в различных типах почв, которое зависит от  климатических условий (рис. 2.1).

Рис.2.1. Содержание гумуса в почвах до глубины 1,2 м (а) и климатические условия основных почвенных типов (б); I – количество осадков, II – температура (по и др., 1963)

В криолитозоне широко распространены торфяные породы, образующиеся при отмирании и разложении болотной растительности в условиях избыточного увлажнения и недостатка кислорода. Сухое вещество торфа состоит из гумуса, неразложившихся растительных остатков и минеральных включений песка, пыли и глины. Поэтому торф можно рассматривать как систему, состоящую их органической и минеральной частей и воды, причем содержание воды по весу может доходить до 85-95%, а в сухой части минеральный остаток может достигать половины веса. Свойства торфов зависят прежде всего не от его ботанического состава, а от степени разложения. Степень разложения (R, %) показывает содержание в торфе аморфного вещества, состоящего из продуктов разложения исходной растительной массы и мельчайших обрывков его тканей. По степени разложения выделяются слаборазложившиеся (R = 5-20%), средне-, хорошо - и сильноразложившийся (R = 40 %) торф.

  Особенности состава торфов проявляются в криолитозоне благодаря двум важным особенностям. Первая из них – теплофизические свойства торфов, и прежде всего теплопроводность. Теплопроводность торфов при положительных температурах 0,4-0,5 Вт/м·К, а в мерзлом состоянии увеличивается в 1,5-2 раза. Это приводит к интенсивному льдонакоплению в торфах и оторфованных грунтах. Вторая особенность состоит в том, что органические молекулы составляющих торф веществ имеют свободные водородные связи, аналогичные связям в молекуле воды. Поэтому в торфах и оторфованных грунтах преобладает поровый и базальный лед – цемент, а агрегационное льдовыделение приурочено к прослойкам песка или глины.

  Обычно выделяют низинные и верховые торфа, различающиеся по положению в рельефе, увлажненности, составу растительной массы. Низинные болота формируются в пониженных участках рельефа, слабодренируемых и поэтому более влажных условиях, содержат больше гумусовых веществ, им свойственна большая зональность и менее кислая среда.

Заболачивание, разложение растительных и животных организмов способствуют образованию как углекислого газа, так и различных газов водородного состава: метана , сероводорода H2S и др. Эти газы при промерзании могут захватываться льдом и образовывать включения в виде пузырьков размером от десятых долей до одного миллиметра в поперечнике (Основы геокриологии, ч. 2, 1996).

Глава 3. Методы определения содержания органического вещества в мерзлых породах

Методы определения содержания органического вещества в мерзлых породах ориентированы в основном на два нормативных и методических документа: ГОСТ 23740-79 «Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ» и ГОСТ 26213-91 «Почвы. Методы определения органического вещества».

  Методы, входящие в эти документы:

Метод определения растительных остатков Оксидометрический метод Метод сухого сжигания Определение органического вещества по методу Тюрина в модификации ЦИНАО Гравиметрический метод определения массовой доли органического вещества в торфяных и оторфованных горизонтах почв

Определение относительно содержания органического вещества проводилось в соответствии с ГОСТ 26213-91, гравиметрическим методом. Метод основан на потере массы грунта после прокаливании  в муфельной печи  при температуре +525°С. Для  испытаний грунт предварительно высушивается, растирается, просеивается через сито диаметром 0,1 мм. Затем методом квартования отбирается проба грунта массой около 2г в фарфоровый тигль известной массы. Тигль с грунтом взвешивается на электронных весах с точностью до 0,0001, данные заносятся в рабочий журнал. Затем грунт помещается в муфельную печь на 1 час. Параллельно отбирается проба на определение гигроскопической влажности в стеклянный бюкс известной массы, взвешивается на электронных весах с точностью до 0,0001. Бюкс помещается в сушильный шкаф на 3 часа при температуре 105°С, для торфов 80°С. Спустя заданное время, грунт достается из муфельной печи и помещается в эксикатор. После остывания сухой грунт взвешивается. Рассчитывается гигроскопическая влажность по формуле:

,

Где – масса влажного грунта с бюксом (г); – масса сухого грунта с бюксом (г); – масса бюкса (г); – гигроскопическая влажность (д. е.).

Далее рассчитывается масса органического вещества в пробе грунта ():

- (),

где – масса влажного грунта с тиглем (г), – масса тигля (г), – масса сухого грунта с тиглем (г).

Относительное содержание органического вещества в грунте ( ) рассчитывается по формуле:

= (д. е.)

  Глава 4. Характеристика природных условий района исследований

  4.1. Орогидрография

Исследуемая территория трассы нефтепровода протягивается с юго-запада на северо-восток по северной окраине Большеземельской тундры.

Западный участок трассы (0-14 км) проходит по заозеренной, заболоченной, пересеченной множеством небольших рек, равнинной поверхности III морской террасы. Абсолютные отметки на данном участке трассы составляют  40-50 м. Наиболее крупная река, пересекающая этот участок – р. Хыльчую (среднее течение) - имеет ширину 20-100 м, глубину до 2 м, скорость течения 0,3-0,6 м/сек. Русло реки сильно меандрирует. Первая надпойменная терраса развита здесь фрагментарно.  Пойма широкая, заболоченная, пересечена протоками и старицами. Берега реки преимущественно низкие, пологие и заболоченные, реже крутые и обрывистые, высотой от 2 до 20 м. Озера на данном участке трассы небольшие, их площадь от 0,2 до 1,5 кв. км (отдельные до 6 кв. км), обычно соединены протоками. Берега озер, как правило, низкие и пологие, часто заболоченные, реже встречаются обрывистые берега высотой 2-5 м. Большая часть озер имеет термокарстовое происхождение. Значительные площади занимают болота, преимущественно моховые, кочковатые, с мочажинами (Рис.4.1.1).