Заливной ил состоит из толстых отложений мягкой, рыхлой илистой глины , насыщенной водой ; эти слои почвы располагаются на дне некоторых эстуариев , которые обычно находятся в умеренных регионах , переживающих циклические ледниковые циклы.
Примерами таких мест являются залив Кейп-Код , заповедник Чонгмин-Донгтан в Шанхае , Китай , заповедник Банк-д'Арген в Мавритании , Бристольский залив в Соединенном Королевстве , остров Мандё в Ваттовом море в Дании , залив Флорида , залив Сан-Франциско , залив Фанди , залив Каско , залив Пенобскот и залив Морро .
Заливной ил проявляет низкую прочность на сдвиг , высокую сжимаемость и низкую проницаемость , что делает его опасным для строительства в сейсмически активных регионах, таких как район залива Сан-Франциско . Типичная объемная плотность залива составляет приблизительно 1,3 грамма на кубический сантиметр.
Заливные илы часто имеют высокое содержание органических веществ , состоящих из разложившихся организмов на более низких глубинах, но также могут содержать живых существ, когда они встречаются в верхнем слое почвы и становятся открытыми отливами; тогда их называют иловыми отмелями , важной экологической зоной для прибрежных птиц и многих типов морских организмов. Большое внимание не уделялось распространению более глубоких заливных илов до 1960-х и 1970-х годов, когда усилилось вторжение в некоторые североамериканские заливы, что потребовало геотехнического проектирования фундаментов. [1]
Заливной ил имеет свою официальную геологическую аббревиатуру: [2] обозначение для четвертичного более старого залива - Qobm и аббревиатура для четвертичного более молодого залива - Qybm . Аллювиальный слой часто обнаруживается над более старым заливным илом.
Что касается судоходных каналов , часто необходимо выемка грунта из заливов и вывозка извлеченного материала на баржах в другое место. В этом случае обычно проводятся химические анализы ила залива, чтобы определить, есть ли повышенные уровни тяжелых металлов , ПХБ или других токсичных веществ, которые, как известно, накапливаются в бентической среде. Нередко приходится выемку грунта в одном и том же канале неоднократно (в течение десяти-тридцати лет), поскольку дальнейшее осаждение осадков склонно к повторному отложению на дне открытой эстуарной долины.
Заливные илы происходят из двух обобщенных источников. Во-первых, аллювиальные отложения глин, илов и песка происходят из ручьев, впадающих в данный залив. Протяженность этих неконсолидированных межледниковых отложений обычно варьируется по всему заливу до размеров исторических периметральных болот . Во-вторых, в периоды высокого оледенения отложения илов, песков и органического и неорганического детрита (например, разложение эстуарных диатомовых водорослей ) могут образовывать отдельный отчетливый слой. Таким образом, заливные илы являются важными временными записями ледниковой активности и речного стока на протяжении всего четвертичного периода.
Некоторые осадочные образования возникли совсем недавно, например, в случае залива Флорида, где большая часть ила залива накопилась с 2000 г. до н. э. и состоит в основном из разложившегося органического материала. [3] В случае залива Флорида эти илы залива могут накапливаться со скоростью от 0,5 до 2,0 сантиметров в год, хотя динамическое равновесие эрозии , перераспределение волнового воздействия и отложение осложняют чистую скорость роста слоев. В случае Бристольского канала в заливе Соединенного Королевства образование ила происходило по крайней мере с эемского яруса (известного как сангамонский ярус в Северной Америке ), или около 130 000 лет назад. [4] В других случаях, например, в заливе Сан-Франциско , отложение прерывалось изменениями уровня моря, и обнаруживаются слои совершенно разных возрастов. В районе залива Сан-Франциско геологи называют их молодым илом залива илом старого залива . Человеческая деятельность также может влиять на отложение; Около половины ила залива Янг-Бей в заливе Сан-Франциско было завезено в период 1855–1865 годов в результате добычи россыпного ила в предгорьях Сьерра-Невады .
Строительство на участках с иловым грунтом затруднено из-за низкой прочности и высокой сжимаемости грунта. Очень легкие здания могут быть построены на участках с иловым грунтом, если над иловым грунтом имеется достаточно толстый слой почвы, отличной от илового грунта, но здания, которые оказывают значительную нагрузку, должны опираться на глубокие фундаменты, опирающиеся на более жесткие слои под иловым грунтом или получающие поддержку за счет трения в иловом грунте. Даже при глубоких фундаментах возникают трудности, поскольку окружающий грунт, скорее всего, со временем осядет, что может привести к повреждению инженерных коммуникаций здания и опусканию входа ниже уровня улицы.
Ряд примечательных зданий были построены на заливных илах, как правило, с использованием специальных конструкций смягчения для противостояния сейсмическим рискам и проблемам осадки. Усложняя проблемы проектирования, засыпка (начиная примерно с 1850 г. н. э.) иногда обнаруживается отложенной на уровне поверхности. Например, здание Dakin в Брисбене, Калифорния , было спроектировано в 1985 году [5] так, чтобы оно стояло на сваях глубиной 150 футов, закрепленных на францисканской формации , под заливными илами и через верхний слой засыпки. Кроме того, входной пандус сооружения был установлен на гигантском шарнире, чтобы позволить окружающей земле оседать, в то время как абсолютная высота здания остается постоянной. Высотный отель Crowne Plaza в Берлингейме, Калифорния [6] также был спроектирован так, чтобы он стоял на заливных илах, как и отель Westin в Миллбре, Калифорния , и церковь Троицы на площади Копли в Бостоне. Действительно, весь район Бэк-Бэй в Бостоне назван в честь приливного залива, который он теперь охватывает. Международный аэропорт Логан и международный аэропорт Сан-Франциско также построены на заливном иле.
Когда слой грязи обнажается на приливной кромке, образуются илистые отмели, предоставляющие уникальный экотон , который обеспечивает многочисленным видам куликов безопасную среду для кормления и отдыха. Поскольку ил функционирует во многом как зыбучие пески , более тяжелые млекопитающие хищники не только не могут получить сцепление для преследования, но фактически попадут в ловушку в тонущем иле. Ил также является важным субстратом для первичной продуктивности болот, включая зостеру , кордгрес и маринованную траву . Кроме того, они являются домом для большого количества моллюсков и эстуарных членистоногих . Например, залив Ричардсона обнажает одну треть своей площади как ил во время отлива, где обитает продуктивная территория зостеры, а также большое сообщество куликов.
Млекопитающие, такие как обыкновенный тюлень , могут использовать илистые отмели, чтобы выбраться из вод эстуария; однако более крупные млекопитающие, такие как горбатые киты, могут случайно оказаться на мели во время отливов. Обратите внимание, что обычно горбатые киты не часто посещают эстуарии, содержащие илистые отмели, но по крайней мере один заблудившийся кит, которого СМИ разрекламировали как горбатого кита Хамфри , застрял на илистой отмели в заливе Сан-Франциско в Сьерра-Пойнт в Брисбене, Калифорния.
Заливные илы встречаются в заливах и эстуариях по всему умеренному поясу мира. В Северной Америке яркими примерами являются: (a) Stellwagen Bank, образованный 16 000–9 000 лет до н. э. оледенением залива Кейп-Код в Массачусетсе , (b) залив Флорида, (c) залив Морро и залив Сан-Франциско в Калифорнии и (d) рукава Кник и Тернагейн в Анкоридже, Аляска. В Соединенном Королевстве крупные заливные илы встречаются в заливе Моркамб , заливе Бриджуотер и заливе Бристоль. Между Данией , Нидерландами и Германией находится Ваттовое море — крупная формация, подстилаемая заливными илами.
В Азии заповедник Чунмин Донгтан в Шанхае , Китай, является примером крупномасштабного формирования ила залива. На атлантическом побережье Африки находится заповедник Банк д'Арген , объект Всемирного наследия в стране Мавритания . Банк д'Арген — это обширная территория, подстилаемая илом залива.
При строительстве поверх слоев ила залива или при углублении дна эстуария может возникнуть целый ряд нормативных рамок. Обычно в Соединенных Штатах отчет о воздействии на окружающую среду , а также геотехническое исследование проводятся до любого крупного строительства над илом залива. В совокупности эти отчеты разработали большую часть базы данных, существующей по характеристикам ила залива, часто предоставляя оригинальные полевые данные из бурения почвы. Эти данные продемонстрировали, что во многих местах более мелкие илы залива содержат концентрации ртути , свинца , хрома , нефтяных углеводородов , ПХБ, пестицидов и других химикатов, которые превышают токсичные пределы: геологическая летопись человеческой деятельности прошлого века. Эти данные особенно важно учитывать, когда углубление ила залива рассматривается как часть проекта развития. Такое углубление может иметь последствия для принимающих земель, такие как загрязнение почвы , а также воздействие на водную толщу из-за нарушения осадочного слоя.
В случае дноуглубительных работ в Соединенных Штатах почти всегда требуется разрешение от Инженерного корпуса армии США после представления обширных данных о пределах проекта, химических свойствах ила залива, который будет нарушен, плана утилизации дноуглубительных работ и часто полного Заявления о воздействии на окружающую среду в соответствии с Законом о национальной политике в области охраны окружающей среды. Обычно требуется дальнейшее рассмотрение Береговой охраной США . В пределах юрисдикций отдельных штатов, таких как Калифорния , Отчет о воздействии на окружающую среду должен быть подан для дноуглубительных работ любого значения; кроме того, обычно требуются проверки агентствами Калифорнийской прибрежной комиссии и Регионального совета по контролю качества воды . Все эти регулирующие органы играют важную роль в принятии решения о том, можно ли проводить дноуглубительные работы на определенной территории или нет. Однако наиболее важным органом является Закон Калифорнии о качестве окружающей среды (CEQA). Это руководящее законодательство является причиной отчетов о воздействии на окружающую среду , дорогостоящих мер по смягчению последствий и трудоемких процессов рассмотрения. Одной из основных целей CEQA является содействие межведомственному сотрудничеству в процессе рассмотрения проекта. Это одна из главных причин, по которой он курирует все проекты в Калифорнии. [7]
Для зданий, предлагаемых на грязевых слоях залива, как правило, участвующий муниципалитет, в дополнение к обычным вопросам инженерной и проектной проверки, общим для всех строительных проектов (которые более сложны из-за условий на месте), потребует отчет о воздействии на окружающую среду [1]. Этот процесс будет включать проверки строительным департаментом этого города, а также соответствующими региональными и государственными агентствами, такими как те, которые были упомянуты выше для проектов по дноуглублению, за исключением того, что агентства береговой охраны, как правило, не будут заинтересованы. При разработке в Калифорнии предлагаемое развитие на грязевых слоях залива также должно будет пройти через комиссию по планированию и городской совет, чтобы получить разрешение. Этот процесс будет соответствовать EIR, CEQA и всем другим органам, обсуждаемым выше. [8] В случае Сан-Франциско проект должен будет получить одобрение Совета по надзору Сан-Франциско. [9]
Башня Миллениум , пример высокого здания, построенного на заливном иле, была достроена в 2008 году и впоследствии подверглась проседанию. Это оказало негативное влияние на жителей этого здания. В ответ на это проседание городской прокурор Сан-Франциско подал иск против застройщика, поскольку застройщик не сообщил жителям об ускоренной скорости, с которой здание опускалось. [10]
Подъем уровня моря окажет огромное влияние на экосистемы вокруг и внутри заливов по всему миру. Подъем уровня моря в Калифорнии полностью поглотит ил залива, который образует залив Сан-Франциско . Чтобы справиться с повышением уровня моря, Комиссия по прибрежным районам Калифорнии приняла руководящие принципы политики, чтобы помочь Калифорнии. [11]