2.5.2. Геодинамические процессы

А. Орогенный пояс

Развитие геологических процессов, характер и интенсивность их проявления в значительной степени обусловлены зональностью геоморфологического строения и климатических условии территории Орогенного пояса. В горных ландшафтно-климатических зонах преобладают процессы физического выветривания, экзарации, солифлюкции и морозной нивации, а также процессы, связанные с катастрофически быстрым их проявлением (сели, обвалы, сейсмодислокации и др.), в равнинных ландшафтах - некоторые виды эрозии, дефляция, подтопление и заболачивание, засоление почв, просадки и набухания грунтов и т.д.

В условиях распространения горно-долинного оледенения и многолетней мерзлоты развитие процессов денудации высокогорий и геодинамических явлений обусловлено преимущественно температурными изменениями. При движении горно-долинные ледники производят громадную разрушительную работу, сглаживая скалистые выступы в ложе и на бортах долин. Экзарация в высокогорьях формирует тороговые долины и другие формы ледниковой моделировки (кары, бараньи лбы, курчавые скалы, морены). Широко развиты здесь также солифлюкция и морозная новация, выраженные в виде многочисленных земляных и каменных многоугольников, оплывин и нагорных терасс, эрратических валунов и других форм.

Наиболее интенсивно проявляются процессы морозного выветривания с накоплением на горных склонах и у их подножий огромных масс обломочного материала, что приводит к возникновению снежно-каменных лавин разрушительной силы. Формирование снежных лавин обусловлено крутосклонным рельефом, значительной мощностью снежного покова и изменением его физических свойств в процессе накопления под действием метеорологических факторов.

В широком диапазоне высот наблюдается также обвалы и обрушения одиночных глыб или небольших блоков горных пород. Глыбы и крупные обломки располагаются обычно в нижней части осыпей, более мелкий обломочный материал -в верхней. Крутизна осыпей близка к углу естественного откоса обломочного материала. В плане они представляют собой поля овальной или неправильной формы. Мощность осыпей изменяется от единиц до десятков метров. По метаморфическим породам формируются щебнисто-плитчатые осыпи с обломками размером 0,1-0,25 м. Осыпи по породам магматических формаций представлены обломками кубической, трапецеидальной, реже ромбоидальной и неправильной форм.

В низкогорно - адырной зоне, где выпадает достаточно количество атмосферных осадков в жидкой фазе, активно развиты процессы химического выветривания. Продолжительность действия химического выветривания обусловливают накопление здесь мощных толщ мелкозернистого элювия, образующего кору выветривания пород. Последняя в большинстве случаев представлена тремя зонами: дресвяной, щебнистой и мелкоглыбовой (разборно-глыбовой).

Накопления рыхло-обломочного материала на склонах гор и предгорий часто приводит к оползням. Наиболее ярко проявляются оползни контактные, суффозионные и смещения по ослабленным зонам. Консеквентные оползни обычно формируются по контактам пород различного гранулометрического состава и разной степени увлажнения.

Селевые потоки, являющиеся одним из наиболее катастрофических геологических процессов, в Жонгарии, Алтае и Тянь – Шане формируются на протяжении всего теплого периода года. Основная масса твердой составляющей селевых потоков формируется за счет четвертичных склоновых накоплений, представленных гляциальными, пролювиальными и элювиально-делювиальными образованиями. Многочисленные горные реки являются направляющими этих потоков, несущих в себе громадную разрушительную силу. Так, только в бассейне Мал. Алматинки, отмечено свыше 20 случаев прохождения разрушительных селей за последние 100 лет. Объемы грязекаменной массы отдельных селевых потоков достигают 10 млн. м³.

Заболачивание территорий проявляется зонально и приурочено к периферии шлейфов конусов выноса, ландшафтно фиксируя участки выклинивания подземных вод. За счет родникового стока сформировалось заболоченные меандрирующие балки, соединенные мелкими камышовыми западинами и густо заросшими тростником болотцами. Заболачивание отмечается также у оснований горных склонов и отдельных сопок.

Процессы, обусловленные деятельностью эоловых агентов, активно проявляются в пределах аккумулятивных равнин. Центральные зоны Балхаш-Алакольской и Илийской котловин заняты обширными песчаными пустынями (Сарыесик-Атырау, Таукум, Моюнкум и др.) с бугристыми и грядовыми формами эолового рельефа.

В зависимости от сочетания ряда природных факторов в межгорных впадинах широко развиваются процессы континентального засоления, проявляющиеся либо на значительных площадях, либо зонально. На поверхности предгорной равнины, по долинам рек и местных депрессиях рельефа континентальное засоление почво - грунтов проявляется в форме солончаков, выцветов солей, такыров и соров. Избыточно засоленные земли распространены здесь на значительных площадях. Поверхности высоких пойм по долинам рек почти повсеместно представлены луговыми и пухлыми солончаками. Содержание водно-растворимых солей в верхней горизонтах почв на этих участках достигает 25% к воздушно-сухой навеске. Преобладающим типом засоления является хлоридно-сульфатный натриевый. Содержание легкорастворимых солей в грунтах массивов, подверженных вторичному засолению, составляют 2-5%, достигая на наиболее засоленных участках 7-8 и 15%. При относительно глубоком (5-10 м) залегании уровня подземных вод в рыхлых отложениях предгорной равнины, отмечается уплотненный аллювиальный горизонт. Солонцы и солончаки часто приурочены к массивам орошения.

Данные о катастрофических землетрясениях прошлого, активизации новейших тектонических движений по обновленным разломам, а также сейсмостатические материалы позволяют отнести территорию Орогенного пояса к высокосейсмичной зоне, в пределах которой возможны в зависимости от грунтовых условий, проявлении землетрясений силой (по шкале MSK) до 11 баллов. С катастрофическими землетрясениями прошлого связаны гигантские сейсмогенные обвалы и оползни в горных долинах с образованием завальных озер (Большая Алматинка, Иссык и др.).

Следствием широкомасштабных водохозяйственных мероприятий (многочисленные водохранилища, безвозвратные водозаборы на крупные орошаемые массивы и т.д) является нарушение водных и гидрометрических балансов целых бассейнов. Происходят катастрофические усыхания бессточных озер (Арал, Балхаш), повышение минерализации их вод, быстрое опустынивание прилегающих территории. Остро встал вопрос о необходимости скорейшего создания управляемых природно-технических систем, организации регионального мониторинга.

Б. Казахский щит

Климатические условия, разнообразие форм рельефа и геологического строения способствуют развитию весьма широкого комплекса экзогенных геодинамических процессов и их интенсивному проявлению в различных частях региона. Характерными процессами на рассматриваемой территории являются выветривание, плоскостной смыв, эрозия, засоление, эоловые, карстовые, а также техногенные, которые существенно влияют на формирование свойств грунтов и инженерно-геологические условия строительства.

Процессы физического выветривания преобладают на участках выходов на дневную поверхность кристаллических скальных пород. Резко выраженная континентальность климата, значительные колебания суточных температур (от -6 ДО + 10 °С) и их максимально-минимальных значений (для Атбасара (+42 и -57 ° С) способствуют развитию экзогенной трещиноватости и разрушению скальных пород до состояния глыбового-дресвяно-песчаного элювия. Сезонное промерзание грунтов в северных зонах региона фиксируется до глубин 270 см. Весьма интенсивно протекают процессы морозного выветривания пород интрузивной (гранитовой) формации. Даже в условиях плоского рельефа поверхности, сложенными гранитами, отличаются оригинальными формами рельефа - койтас (каменная овца) и котыр тас (щербатые, шелушащиеся камни). Вершины гранитных холмов и хребтов венчаются причудливыми куполами, минаретами, зубцами, на склонах возникают ниши, чаши и сквозные отверстия. У оснований скальных выступов образуются россыпи обломочных пород. Формы рельефа Казахского мелкосопочника (гряды, гривы, увалы, конические сопки) обнаруживают прямую связь с литологией и структурами субстрата.

Продукты химического выветривания пород в виде глинистых кор in situ и в переотложенном залегании широко представлены на разнообразных формах рельефа. Полные профили выветривания формировались в условиях пенеплена и сохранились в опущенных блоках под покровом более молодых отложений. Преобладают пестроцветные глинистые коры выветривания мезо-кайнозойского возраста. Мощность площадных кор достигает десятков метров, а трещинно-линейных-150м. В центральном Казахстане устанавливается многократность эпох выветривания (до пяти), каждая из которых характерна определенными палеографическими условиями.

Процессы плоскостной денудации обусловили выравнивание рельефа Казахской складчатой страны на протяжении всего неотектонического этапа. На водораздельных поверхностях формируются пенеплены, на присклоновых - обширные зоны педиментов.

Эрозионная деятельность водных потоков в регионе выразилась в выработке густой сети долин речного и сезонного стока. Отличительными особенностями долин являются их малые уклоны, незначительная глубина вреза и большая ширина 20 км. Реки региона, особенно малые, питаются преимущественно снеготалыми водами. Бурные весенние паводки (апрель) продолжаются 10-20 дней, активно эродируя долины и транспортируя к устью значительные массы обломочного материала. В остальное время года в долинах сохраняются лишь смоченный тальвег и разобщенные плесы. Дендритовый тип геометрического рисунка речной сети соответствует современному рельефу. Лишь в верховьях долин истоки рек и овражная сеть имеют решетчатое, перистое и прямоугольные очертания. Особенностью многих речных долин Сары-арки является наличие под современным аллювием погребенных древних (донеогеновых) эрозионных врезов глубиной до 100м. Последние часто содержат касситеритовые россыпи и напорные воды. Процессы боковой эрозии с подмывом и обрушением уступов террас коренныx склонов активно проявляются в периоды паводков в средних частях долин. Глубина овражных врезов достигает 12 м при длине от десятков метров до 3 км, преобладающими формами линейной эрозии являются промоины и рытвины глубиной 0,5-3м.

Засоление грунтов с накоплением легко- и среднерастворимых солей широко проявляется в бессточных котловинах на озерных и речных террасах. Испарительная концентрация солей из неглу­боко (до 2м) залегающих минерализованных грунтовых вод приводит к образованию солончаков и пухляков. Преобладают хлоридно-сульфатные, гипсовые типы засоления с содержанием растворимых солей до 1О %, а в солончаковых корках - до 60 %. В западинах на поверхности степных водораздельных пространств полупустынной зоны региона формируются солонцы и такыры. В периоды снеготаяния после дождей солончаки и такыры насыщаются водой и представляют непреодолимые для транспорта участки. В сухое время года при сильных ветрах их поверхности, интенсивно выдувается с образованием пологих сорово - дефляционных котловин. Такие плоские овально вытянутые блюдцеобразные понижения характерны для Есим-Селетинского междуречья и Прибалхашья.

Эоловые процессы характерны для Бетпакдалинской мелкосопочно - равнинной области и Северного Прибалхашья. Формирование эолового рельефа крупных песчаных массивов (Мойынкум, Жетыконур и др.) началось со среднего антропогена и продолжается по настоящее время. В низовьях долины р. Токрау, по берегам оз. Балхаш расположены массивы бугристых, грядово-бугристых, ячеистых песков с относительными превышениями до 20м.

Карстовые явления широко распространены в районах герцинских синклиналей, Карсакпайского и Эскулинского поднятий, Сарысуйских куполов. Здесь выделяются два комплекса растворимых пород. Первый представлен линзами и прослоями известняков мощностью свыше 1000м среди нерастворимых осадочно- метаморфических пород ордовика и силура (г. Караганда, Прибалхашский район). К участкам карстопроявлений в виде трещин, воронок, пещер тяготеют выходы родников с дебитом 1-3 дм³/с. Второй комплекс растворимых пород представлен линзами и прослоями известняков, залегающих среди мергелей, песчаников, алевролитов D₂ – C₁. Мощность карстующихся отложений от первых десятков метров до 600м (рудник Кызыл-Еспе). Формы проявления разнообразны: закарстованные трещины (рудники Успенский, Кайракты), погребенные карстовые полости, карстовые источники (родники Акбулак и Егинбулак).

Карст Сарысуйских куполов приурочен к гипсам и карбонат­ным породам D₂. Поверхность куполовидных поднятий (Рахмет­Нура, Бурейнак) изрыта многочисленными воронками размером 10--15м в поперечнике и глубиной до 10м, заполненными про­дуктами разрушения.

В восточной Бетпак-Дале на глубинах до 100м развит древний карст, приуроченный к отложениям С₁ (известняки, известкови­стые песчаники и гипсы). Карст проявляется в виде замкнутых бессточных впадин, кавернозности известняков (долина Сарой) и воронок глубиной до 2м. Ряд месторождений бокситов казахстан­ского типа приурочен к древнему рудоносному карсту (Целино­градское).

Для районов подземной добычи полезных ископаемых характерными являются горно-геологические процессы сдвижения, осе­дания поверхности и формирования депрессионных воронок под влиянием осушительных мероприятий. Смещение пород в сторону выработанного пространства происходит в форме пучения, проги­бов, «куполения», вывалов. В выработках скрытая система трещин кровли вызывает массовое обрушение пород, при этом выше зоны обрушения происходит прогибание пластов. Средние скорости оседания составляют 60-100 мм/сут. Максимальные величины про­гиба - 70-80% от мощности выработанного пласта.