Глава 6

ОПАСНЫЕ ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

В ЛИТОСФЕРЕ

Солнце…….единственный источник

для всех форм энергии, которую

мы наблюдаем в жизни природы

А.Л. Чижевский

Среди катастрофических процессов широко представлены в литосфере на планете Земля гeологические процессы экзогенного (внешнего) характера. Экзогенные процессы, вызванные в основном внешними по отношению к Земле силами, происходят на поверхности или в самых верхних частях литосферы. Многие из них относятся к опасным и экологически неблагоприятным, оказывающим отрицательное влияние на сферу жизнедеятельности человека.

Эндогенные и экзогенные процессы между собой тесно взаимосвязаны и противоречивы. Большинство ЭГП относится к категории зональных, распространение которых в первую очередь контролируется климатическими факторами. На развитие экзогенных опасных процессов в литосфере влияет большое количество других природных факторов – орографические (особенно крутизна склонов), климатические, геокриологические и др. Чрезвычайно важное значение имеет криолитологическая обстановка на территории России. Многолетнемерзлые породы занимают 61.5 % территории России (в Сибири – 80 %), с чем связано широкое распространение и многообразие негативных криогенных процессов. Экзогенные процессы обусловлены главным образом действием силы тяжести и солнечной энергии. Экзогенные процессы, изменяя внешний облик Земли, медленно, но неотвратимо, разрушают даже самые прочные породы. Этот цикл принято делить на 3 части: а) выветривание (разрушение горных пород); б) денудация (снос продуктов этого разрушения под действием силы тяжести, ветра, текучих вод и т.д.); в) аккумуляция (накопление осадков).

В главе рассматриваются согласно классификации (табл. 2) два вида наиболее распространённых и опасных экзогенных процесса на территории России – их причины, предвестники, последствия, прогноз и рекомендации по поведению человека при таких катастрофах.

6.1. Оползни, обвалы, осыпи

6.2. Сели, лавины

Материал раздела излагается по источникам [ ].

& КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ. Лавины, литосфера, катастрофа, оползни, сели, обвалы, эрозии почв, курумы, термокарст

6.1. Оползни, обвалы, осыпи

6.1.1. Описание оползней, обвалов и осыпей

Оползни, обвалы, осыпи – эта группа опасных экзогенных процессов, обусловленная энергией рельефа (силой тяжести). Если движение происходит без потери контакта со склоном или с незначительной потерей его – это оползни (вставка 7). Движение обломочного материала с потерей контакта со склоном в форме свободного падения на крутых склонах (крутизной более 30°) может привести к камнепадам в виде осыпей, обвалов.

Осыпи – разновидность камнепадов, они происходят с медлен­ной скоростью. Практически это оползание материала, образовав­шегося в результате выветривания вниз по склону.

Обвалы отличаются от камнепадов не просто большим объе­мом, но сплоченностью облака обрушивающегося материала, что меняет характер его движения. Скорость движения обвалов на от­дельных участках достигает 300 км/ч, длина пути – несколько километров. Причиной крупных обвалов служат землетрясения.

Солифлюкция (от греч. «солюс» – почва, «флюксум» – течение) – это течение (сползание) водонасыщенных рыхлых пород (почвы) по склону, особенно там, где грунт промерзает на значительную глу­бину. Оттаявший слой горной породы начинает скользить по замёрзшему грунту. Течение идет, как в вязкой жидкости, даже при 0,5 °С, реже при 2–6 °С. Распространено это явление в горах в полярных и приполярных областях.

Курумы – разновидность медленной солифлюкции – это поверхности, образованные скоплением глыб размером от десятков сантиметров до 3 м в поперечнике. Курумы широко распространены в горных районах и на плоскогорье, где присутствуют скальные породы. Курумы образуются за счет разрушения подстилающих пород. Курумы встречаются на склонах от 30° и меньше. Линейно вытянутые вдоль ложбин курумы называют каменными реками, или глетчарами. Скорость движения каменных рек может достигать 1,5 м/год, но чаще 0,2-0,3 м/год. Истоками каменных рек часто являются обширные по площади «настоящие» курумы, называемые иногда «каменными морями».

Оползень – это смещение на более низкий уровень части мас­сива горных пород, слагающих склон, в виде скользящего движе­ния в основном без потери контакта между движущимися частями массива.

Исследование причин развития оползней побудило геологов к созданию классификаций, в основе которых лежит устойчивость склонов и откосов. Наиболее полной классификацией оползней этого типа является разработка И.П. Иванова (1971) [].

Вставка 7

В феврале 1911 г. в горах Памира произошло землетрясение, в результате которого более 7 млрд тонн горной массы рухнули со склонов и плотиной перегородили реку Мургаб. Че­рез несколько лет возникло узкое Сарезское озеро длиной около 80 км. Высота естественной плотины, перегородившей реку во время обвала, достигала 750 м. Последствия памирского обвала – исчезновение кишлака Усой и смерть 54 его жителей.

По механизму оползни бывают следующих типов: оползни сдвига (деляпсивные), выдавливания (детрузивные), гидродинамического выноса внезапного разжижения (течения).

По глубине залегания поверхности скольжения оползни бывают: поверхностные (около 1 м); мелкие (до 5 м); глубокие (до 20 м) очень глубокие (свыше 20 м).

По мощности вовлекаемых в процесс массы горных пород: малые (до 10 тыс. куб. м); крупные (1–1000 тыс. куб. м); очень крупные (свыше 1000 тыс. куб. м).

По скорости движения: быстрые или обвалы (секунды, минуты); средней скорости (часы) и медленные (годы).

Оползни широко распространены по берегам рек, морей и озёр как в платформенных, так в горноскладчатых областях. В платформенных условиях оползни формируются на участках, сложенных чередующимися водоупорными (глинистые слои) и водоносными породами грунта. На этих участках сила тяжести, накапливающаяся на склонах горных пород, в условиях смачивания поверхности скольжения преодолевает силы сцепления. В горноскладчатых областях широкое развитие оползней обусловлено расчленённым рельефом и преобладанием трещиноватых кристаллических пород. В этих условиях смещение оползней происходит по контакту слоёв или трещинам, подсекающим склон. В России оползни происходят на Черноморском побережье Кавказа и Крыма, долины рек Волги, Днепра, Оби, Томи и т.д. Более 12 тыс. очагов оползней находится в Средней Азии (вставка 8). Распространённость оползней хорошо изучена с помощью аэрофото- и космоснимок. Составлены «Карта оползневых районов бывшего СССР», опубликованная в учебнике И.И. Мазурова и О.П. Иванова (2004) и «Карта опасности развития оползней на территории России», составленная А.Л. Рогозиным и И.О. Тихвинским [].

Сила оползня определяется массой и объемом смещаемых горных пород, характером и скоростью их передвижения. Площадь крупных оползней может составить до 60 га, объем смещающихся пород – несколько миллионов кубических метров. Одной из важнейших характеристик оползня является расстояние, которое он проходит до полной остановки.

Вставка 8

«Оползнем века» называют оползень, медленно сползающий в отрогах Тянь-Шаня. Сначала жители г. Ангрена стали замечать перекос калиток во дворах, окон и дверей домов. Специалисты Госстроя дали заключение: формируется мощный оползень, общим объемом около 1 млрд куб. м., который движется по слою глины. На пути оползня оказались река и шахтерский поселок с 10 000 населением. Было проработано несколько вариантов борьбы с оползнем, но решение было однозначным: перенести поселок на новое место. Одновременно создали обходной канал для реки.

Процессы оползания возникают в случае, если водопроницаемые породы подстилаются горизонтом водоупорных пород, чаще всего глин. Оползню предшествует подготовка пород к подвижке: образование трещин, формирование зон дробления и др. Благоприятным условием для сползания горной породы является залегание пластов пород параллельно склону. Водоупорный горизонт при этом служит поверхностью скольжения, по которой блок пород соскальзывает вниз. При оползании порода может частично дробиться, превращаться в бесструктурную массу. При оползании горных пород по склону формируется новый тип рельефа: оползневой цирк, ограниченный стенкой отрыва оползня (оползневым уступом), оползневой блок с запрокинутой верхней площадкой (оползневой террасой) и напорный оползневой вал с полностью деформированной структурой (рис. 29).

Оползни возникают вследствие следующих причин:

• нарушение равновесия пород, вызванное увеличением крутизны склона в результате подмыва текучей водой;

• переувлажнение горных пород атмосферными осадками и подземными водами;

• ослабление прочности пород при выветривании;

воздействие сейсмических или других толчков;

• хозяйственная деятельность, проводимая без учета геологических условий местности.

Коэффициент устойчивости склона показывает соотношение сил сопротивления оползневому смещению и активных двигаю­щих сил, т. е. отношение суммарной прочности пород вдоль этой поверхности (на сдвиг) к алгебраической сумме касательных сил вдоль той же поверхности.

Коэффициенты устойчивости склонов непрерывно изменяют­ся во времени, поэтому имеют определенную величину только для определенных момента времени и условий. Оползневое смещение начинается в тот момент, когда коэффициент устойчивости склона, уменьшаясь во времени, достигает величины, равной 1.

Оползни относятся к катастрофическим процессам, поскольку они образуются внезапно, развивают высокую скорость смещения (до нескольких метров в секунду) и представляют прямую угрозу жизни человека.

Большое число оползней потоков наблюдается в годы с большим количеством атмосферных осадков, когда уровень грунтовых вод по­вышается в 2–3 раза. Это повышение происходит с запаздыванием на 1–2 месяца после выпадения большого количества осадков. При длительном периоде подготовки смещения развитие процесса оползания идёт медленно и

Рис. 29. Схема строения оползня (по И.И. Мазуру, О.П. Иванову, 2004): поперечный профиль (слева) и в плане (справо): 1 – трещины отрыва, 2 – стенка срыва оползневого тела, далее – плоскость скольжения, 3 – тело оползней,

4,5 – оползневые валы, 6 – контур оползневого тела.

неравномерно. Сход оползня в этом случае не является неожиданным и не представляет непосредственно опасности для человека. Тогда оползни создают опасность для движения транспорта (разрушение трансмагистралей); вызывают перекрытия рек, что способствует усилению катастрофических паводков, т.е. приводит к нарушению природной среды и значительному материальному ущербу.

Основной поражающий фактор – это внезапное смещение больших масс горных пород, под которыми могут быть погребены массы людей, животных, инженерные сооружения (вставка 8).