4. Антропогенные изменения литосферы.
Антропогенное прогибание земной коры. Антропогенное оседание поверхности земли начинается с локальных очагов, но постепенно охватывает площади до 10–15 тыс. кв. км при понижении поверхности со скоростью до 20 см/год, достигая глубины 7–9 м.
Данный процесс связан с добычей твердых полезных ископаемых, откачкой флюидов (воды, нефти и газов), с созданием водохранилищ, строительством в городах высотных зданий.
Установлены прогибания и оседания земной коры в связи с подземными выработками в районах угледобычи Рурского бассейна (Германия), в Японии, Англии, США, в Донецком, Опасное оседание и сдвижение горных пород над выработками развивается, когда толщина кровли менее чем в 300 раз превышает толщину отрабатываемого слоя. Прогибанию земной коры способствует также нагрузка отвалов, нагроможденных на поверхности шахтных полей.
Многолетние откачки воды для нужд местных жителей непосредственно под населенными пунктами приводят к постепенному, но зачастую значительному проседанию поверхности земли в городах. Откачки обычно не компенсируются притоком воды с поверхности в результате ее использования и протечками из водоразводящих систем. В результате в крупных городах, стоящих на осадочных породах, таких как Мехико, Бангкок, Токио и многих других, просадки распространяются на большие площади и достигают 8–10 м, а в отдельных случаях и больше.
В районах нефте- и газодобычи порождается стрессовое снижение давления в нефтегазоносных структурах осадочных толщ, нарушение гидро- и теплового режима больших площадей интенсивно осваиваемых месторождений.
Часто происходят значительные изменения на поверхности в результате смещения и уплотнения горных пород. Примером сильного опускания коры при откачке флюидов может служить город и гавань Лонг-Бич близ Лос-Анджелеса, где при скорости оседания 10...70 см/год опускание достигло 8,8 м, а горизонтальные смещения — 3,7 м.| Серьезно пострадали промышленные предприятия, военно-морская верфь, железнодорожные пути, трубопроводы, мосты и отдельные здания, а также сотни скважин, которые откачивали нефть.
В последние десятилетия были получены инструментальные данные о проседании земной коры в районах крупных водохранилищ. Огромные массы воды создают дополнительную, нагрузку на твердую оболочку, нарушая изостатическое равновесие. Прогибание земной коры зафиксировано под многими водохранилищами: под водохранилищами Красноярской, Братской ГЭС, на реках. Скорости прогибания достигают 1...2,5 см/год.
Строительство крупных городов с нагрузкой высотных и промышленных зданий также порождает опускание земной поверхности. Большие города также вызывают опускание масс земной поверхности, так как концентрируют здания, промышленные предприятия, транспорт и т. д. В частности, в Москве скорость опускания составляет 1 — 2 мм в год, особенно усиливается этот процесс в местах прокладки подземных тоннелей.
Рассмотренные выше процессы привели к тому, что к концу XX в. общая площадь крупных городов, водохранилищ и разрабатываемых месторождений полезных ископаемых составила не менее 15 % суши. Такие масштабы позволяют говорить о глобальном характере данного процесса. В результате соответствующая часть земной коры будет вовлечена в возбужденные человеческой деятельностью движения. Эти движения охватят наиболее населенные, т. е. наиболее чувствительные к последствиям, территории.
Антропогенные землетрясения. Антропогенные землетрясения возникают в результате: а) изменения гидростатических и гидродинамических условий при откачке из коры флюидов или их внедрении; б) извлечения твердых полезных ископаемых; в) перераспределения нагрузок на земную кору .при создании водохранилищ.
При указанных видах деятельности нарушается изостатическое равновесие почти по всей толще земной коры. Особенно широко известны землетрясения в районах нефтегазодобычи.
В последние годы в результате повторных высокоточных геодезических измерений в районах водохранилищ обнаружены постоянные колебательные движения в зонах подтопления берегов, особенно в сейсмоактивных горных районах. Существенное условие — наличие гидравлической связи подземных вод вплоть до глубоких слоев. Кроме того, факторами, влияющими на частоту повторения землетрясений близ водохранилищ, помимо геологических условий являются скорость подъема уровня воды в водохранилище, продолжительность роста нагрузки, достигнутый максимум нагрузки и период времени, в течение которого поддерживается высокий уровень воды.
Подземные ядерные взрывы также представляют собой эквивалент землетрясений с магнитудой 5,0 — 6,8. Они могут вызывать взрывы в земной, коре, смещения пород и пр. Поэтому их все большее применение в ряде стран для образования озерных котловин, гашения газовых пожаров, создания подземных полостей и других целей вызывает необходимость прогнозировать побочные Сейсмические и тектонические последствия.
Антропогенная активизация геоморфологических процессов. Геоморфологические процессы активизируются обычно при дорожном, жилищном и промышленном строительствах в горных районах, где могут развиваться оползни, обвалы, сели. Эти процессы в ряде случаев стимулировались на Кавказе. Так, в связи с сооружением перевальной дороги с тоннелем в районе Рокского перевала дорога местами оказалась врезанной в прилегающий склон, а укрепление склонов было отнесено на вторую очередь работ, в результате возникла серия сходов селей и обвалов.
Сведение лесов и неумеренные выпасы скота на склонах нередко порождают условия для развития эрозии и схода лавин. Сели требуют для своего возникновения в селевом бассейне комбинаций трех основных условий: достаточного количества рыхлого материала и воды при значительном уклоне. Частота и размеры селей в некоторой степени зависят от деятельности человека. Основной канал антропогенного воздействия – накопление рыхлого материала, доступного действию воды.
Специфические осложнения возникают при разработке нефтегазовых месторождений Западной Сибири. Расширение разведки и добычи в условиях сплошной многолетней мерзлоты порождает распространение антропогенных процессов — активизации пучения грунтов, солифлюкции, термокарста. В результате магистральные трубопроводы своим влиянием захватывают полосу до 100 м шириной, термокарстовые воронки достигают 40 м в поперечнике и т.д. При современной тенденции к расширению добычи нефти и газа для продажи за рубеж возникает угроза расширения неблагоприятных антропогенных процессов в регионе и разрушения равновесия в природных комплексах Сибири на площадях в сотни тысяч гектаров.