Байрак Г.
Методи геоморфологічних досліджень

Вивчення структури гірських порід: обкатаність уламків

Важливою характеристикою уламків є їхня обкатаність. Це стирання гострих кутів, ребер і нерівностей на поверхні уламків. Ступінь обкатаності залежить від динамічних характеристик чинника перенесення, вихідної форми уламка, дальності перенесення, міграційної здатності уламків. Найбільше обкатує уламки вода, яка тече, дещо менше – льодовик. Ще один чинник – вітер зумовлює коразію оголених порід піщинками, які переносить, і згладжує їхні форми.

Виділяють п’ять класів обкатаності уламків:

  • 0 класу – не обкатані;
  • 1 класу – ледь обкатані: злегка затерті краї;
  • 2 класу – слабко обкатані: затерті кути і ребра, зберігають первинні обриси;
  • 3 класу – обкатані уламки: близька до округлої форма зі згладженими краями, проте ще простежуються первинні обриси;
  • 4 класу – відмінно обкатані: сферична чи еліпсоподібна форма з гладкою поверхнею, первинні обриси втрачені [36].

Коефіцієнт обкатаності уламків ko1 обчислюють як середнє арифметичне значень візуально визначених класів

ko1 = (1∙n1 + 2∙n2 + 3∙n3 + 4∙n4) / Σn,

де 1∙n1, 2∙n2,3∙n3, 4∙n4 – кількість уламків 1, 2, 3 і 4 класів помножена на відповідний їхній клас;
∑n – їхня сумарна кількість.

Не обкатані уламки у формулі не враховують, оскільки множення 0 класу на його кількість (0∙n0) дасть нуль.

Наприклад, нехай на заплаві перерахували 100 одиниць гальок, з яких 0 класу – 13 штук; 1-го – 32; 2-го – 28; 3-го – 14; 4-го – 13. Сумарний коефіцієнт обкатаності становить

ko1 = (1∙32 + 2∙28 + 3∙14 + 4∙13) / 100 = 182 / 100 = 1,82 ≈ 2.

Отже, в наведеному прикладі на заплаві переважають слабко обкатані уламки другого класу.

Швидкість стирання уламків залежить від їхнього складу, маси та первинних розмірів. Швидше і сильніше стираються великі уламки м’яких порід. Доведено, що максимальна активність стирання порід будь-якого складу спостерігається на перших 60-100 км шляху, а після 200 км переносу форма майже не змінюється. Третього класу обкатаності досягають уламки після їхнього транспортування на 50 км і більше. Для суттєвих змін обрисів піщинок потрібне їхнє транспортування не менше, ніж на 700 км, або багатократне перевідкладання [20].

Якщо треба отримати об’єктивні дані значень форми уламків, то визначають такі коефіцієнти:

  1. коефіцієнт обкатаності ko2. Якщо виникають сумніви у візуальному визначенні класів обкатаності, то значення коефіцієнта знаходять через обчислення радіусів r кутів уламка. Використовують формулу
    ko2 = Σni=1 ·ri / Rn,

    де ri – кількість радіусів кутів уламка; 
    Σni=1 ·r1  + r2 + … + rn,
    R – радіус вписаного в цей уламок кола;
    n – кількість кутів.

    Що ближче значення цього співвідношення до одиниці, то більш обкатаний уламок. В округлого уламка значення радіуса кута та радіуса вписаного кола збігається, їхнє співвідношення дорівнює одиниці. Після обмірювань деякої кількості уламків, розробляють шкалу з п’яти градацій, де відповідним значенням присвоюють класи обкатаності (рис. 4.1.6);
    Схема для оцінки обкатаності гальки
    Рис. 4.1.6. Схема для оцінки обкатаності гальки [7]
  2. коефіцієнт сферичності kc. Виявляє наскільки форма уламка близька до форми сфери. Застосовують формулу
    kc = d / a [36],

    де d – діаметр уламка;
    а – довжина його довгої осі.

    Діаметр визначають, занурюючи уламок у мірну мензурку, об’єм витісненої рідини дорівнює його об’єму v. Далі за формулами
    νπd3 / 6;
    d = ∛(6ν / π).

    Що ближче значення співвідношення d/а до одиниці, то більше форма уламка нагадує сферу (у сфери = 1).

    Визначення діаметра уламка через його об’єм на практиці досить трудомістке. Пропонуємо інший спосіб обчислення діаметра. Уявимо деяку сферу, вписану в куб. Її діаметр дорівнює ребру куба, а об’єм майже вдвічі менший. Тепер довільне тіло уявно впишемо у паралелепіпед. Воно теж займатиме половину його об’єму. Тому обчислити діаметр d будь-якого тіла можна за такою формулою:

    d =  ∛(abc),

    де а – довжина; b – ширина; с – товщина уламка;

  3. коефіцієнт подовгуватості (довжини) kd уламка. Є оберненим до коефіцієнта сферичності, тому на практиці визначають один з цих двох коефіцієнтів відповідно до завдань дослідження
    kd = f / d, 

    де а – довжина;
    d – діаметр частинки.

    Що більше значення цього співвідношення відрізняється від одиниці, то довший уламок. За іншою формулою
    kd = ( 2a / (b + c)) - 1,

    де b – ширина; с – товщина уламка [47].

    Чим більший результат обчислення за цією формулою, тим довший уламок;
  4. коефіцієнт сплющеності (товщини) kt уламка. Виявляє наскільки частинки є плоскими
    kt = c / d,  

    де с – товщина;
    d – діаметр частинки.

    Що ближче значення співвідношення до нуля, то більш сплющене тіло. Інша формула визначення цього коефіцієнта така:
    kd = ( (a+b) / 2c) - 1 [47].
    У цьому співвідношенні чим більший результат обчислення, тим тіло тонше;
  5. коефіцієнт ізометричності ki. Ізометрія уламка – однаковість його розмірів у різних напрямах. Визначають за формулами
    ki1 = max { a / d , b / d , c / d },
    обчислюють максимальні значення серед цих трьох часток. Що ближче значення до одиниці, то більш ізометричне тіло, і, навпаки, чим більше результат відрізняється від одиниці, тим воно слабко ізометричне;
    ki2 = ( (a+c) / 2b) - 1 [47].
    Що більше значення цього співвідношення, то тіло більш ізометричне.

Клас обкатаності уламка визначають разом із визначенням його форми. Беруть 100 штук уламків на площі 1×1 м. Клас обкатаності уламка часто з’ясовують візуально, порівнюючи його з наявними еталонами чи згідно з описами класів у відповідних підручниках чи методичних рекомендаціях. Підтвердження правильності віднесення до певного класу виконують обчисленням коефіцієнта ko2.

За результатами досліджень складають таблицю, в колонках якої записують: номер уламка, клас обкатаності, результат обчислення співвідношення осей b/а і с/а, коефіцієнти сферичності (або подовгуватості), сплющеності, ізометричності, напрям орієнтування довгої осі у видовжених уламків (табл. 4.5). Знаходять сумарні коефіцієнти форми й обкатаності.

Таблиця 4.5. Показники форми валунно-галечникового матеріалу у розрізі морени біля села…
Номер уламкаКлас обкатаностіb/ac/akcktkiАзимут простягання довгої осі
 

У гравійно-галечникових відкладах у польових умовах визначають також характер поверхні. Він може бути горбистим, ямковим, згладженим і гладким. Характер поверхні піщаних зерен визначають під мікроскопом. Що гладша поверхня, то краще обкатані уламки. 

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом
При копіюванні інформації обов'язкові прямі посилання на сторінки сайту.
Всі книги та статті є власністю їхніх авторів та служать виключно для ознайомлення.