Гравитационные процессы

Если горные породы приобретают неустойчивое состояние, то в один прекрасный момент под действием силы тяжести может произойти обвал или оползень. Причин создания неустойчивости может быть много. Это и землетрясение, подмыв рекой берега реки или морская абразия, выветри­вание, прокладка дорог в горной местности, излишнее обводнение. Оче­видно, что наиболее благоприятные условия для обвалов создаются в вер­хних частях скалистых горных склонов или хребтов. Обвалившаяся масса материала, состоящая из глыб, обломков щебня, грубого песка, обычно плохо сортирована, но крупные обломки скатываются по склону ниже всего. Любой материал, образовавшийся обвальным путем, называется кол- лювием, который образует обвальные шлейфы у подножия вертикальных обрывов куэст на Северном Кавказе и в Горном Крыму. Сложенные мас­сивными известняками вертикальные обрывы высотой в нескольких де­сятков метров постепенно отделяются трещинами от основной массы из­вестняков, наклоняются и наконец обрушиваются вниз по склону.

Обвалы могут иметь очень большие объемы. Так, в долине Баксана на Северном Кавказе недалеко от Эльбруса в конце позднего плейстоцена, примерно 30 тыс. лет назад, произошел грандиозный обвал с гор Андырчи и Курмычи высотой около 4 км, расположенных на правом склоне долины. Причиной обвала было, по-видимому, землетрясение. Огромные глыбы се­рых гранитов перекрыли концевую часть ледника и на несколько десятков метров «выплеснулись» вверх на противоположный склон долины. Выше по течению реки от обвала во время таяния ледника образовалось озеро. И сейчас этот колоссальный обвальный шлейф перегораживает долину Бак- сана и называется Тюбеле (рис. 9.1).

В 1911 г. на Памире опять-таки во время землетрясения случился боль­шой обвал, масса которого, ринувшись вниз по склону, образовала плотину на р. Мургаб высотой 600 м. Это выше Останкинской телевизионной баш­ни в Москве.

В 1894 г. в Крыму произошел обвал с западного гребня г. Демерджи, кото­рый частично разрушил деревню, располагавшуюся у ее подножия (рис. 9.2).

Небольшие обвалы и камнепады происходят в горах после каждого силь­ного дождя или во время таяния снегов. Продвижение обвалов на значитель­ные расстояния и особенно на противоположный склон, когда обвальная мас­са движется вверх, казалось бы, вопреки силе тяжести, объясняется, во-первых, большой энергией и скоростью массы, во-вторых, срыванием дерна с поверх-

Рис. 9.1. Формирование вала Тюбеле в долине Баксана (Северный Кавказа). I — верхнеплейстоценовый ледник в долине Баксана перекрыт обвалом гранитных глыб с г. Андырчи: 1 — ледник, 2 — обвал. 11 — ледник отступил, и обвальная масса осела: 3 — современная р. Баксан. Ill — поперечный профиль обвала, выше которого сформировалось озеро (4), впоследствие спущенное. Черная жирная стрелка обозначает место прорыва озера

ности, который служит «смазкой», и, в-третьих, захватыванием фронтальной частью массы воздуха, который, сжавшись, играет роль воздушной подушки, уменьшая трение. Этим объясняется своеобразное «выстреливание» обвальной массы на значительные расстояния (рис. 9.3 и рис. 17 на цветной вклейке).

Оползень — это, как правило, сравнительно медленное перемеще­ние, оползание, какой-то части склона без существенного нарушения ее внутреннего строения.

Для того чтобы часть склона соскользнула вниз, необходимо нали­чие водоупора и залегающего на нем водоносного слоя. Тогда водоупор будет играть роль смазки для вышележащей части склона.

Оползни бывают молодыми и древними. Оползание может быть одноактным процессом или происходить неоднократно. В любом опол-

Рис. 9.2. Фотография обвала на горе Демерджи, южный берег Крыма

зне различают: тело оползня, поверхность скольжения, тыловой шов, иадоползневой уступ (рис. 9.4). Фронтальная часть оползня действует как нож бульдозера, сминая перед собой поверхностные слои почвы и рыхлых пород. Между тыловой частью оползня и надоползневым усту­пом образуется понижение, западина, нередко занятая небольшим озер­цом. Оползание склонов происходит как в долинах, так и в горах.

Например, широко известны оползни в Среднем Поволжье, где смаз­кой служат верхнеюрские темные глины. В 1884 г. в Саратове в результате оползней на левом берегу Волги были разрушены сотни домов. Южный берег Крыма сплошь покрыт системой разновозрастных, в том числе древ­них, оползней, т. к. склоны сложены флишевыми породами верхнего триа­са — нижней юры, состоящими из аргиллитов и тонких песчаников. По ним оползают огромные глыбы верхнеюрских известняков обрыва 1-й гря­ды Крымских гор — Яйлы.

Грандиозный оползень г. Кошки около Симеиза в Крыму имеет длину более 3 км и сложен верхнеюрскими известняками. Крымские оползни двигаются медленно, от нескольких сантиметров до 100 м в год. Однако этого достаточно, чтобы в районе Гурзуфа на южном берегу постоянно разрушалось шоссе. Про­кладка новых дорог подрезает части склонов, что приводит к их оползанию. В Москве крутой склон Воробьевых гор весь покрыт небольшими оползнями, т. к. верхняя часть склона сложена тяжелыми моренными суглинками. Хоро­шо виден так называемый пьяный лес: наклоненные в разные стороны стволы

Рис. 9.3. Молодой голоценовый обвал на Горном Алтае (фото Б. М. Богачкина). Обвальная масса, поросшая лесом, видна на переднем плане. Место обвала — обрыв на заднем плане

деревьев, которые сползали с частью склона. Такие же оползни развиты по долинам рек Пахры, Клязьмы в окрестностях Москвы и др.

Катастрофические оползни регулярно происходят в горных районах Тад­жикистана во время сильных ливней. Обычно сползают рыхлые склоновые отложения, разрушая кишлаки. К сожалению, при этом гибнут люди. Ополз­ни, продолжающиеся уже длительное время, нарушили систему водоснабже­ния в Ставрополе в Северном Предкавказье. Дело в том, что Сенгилеевское озеро, из которого подается питьевая вода, расположено на 465 м ниже города, а на склонах, обращенных к озеру, развиваются оползни. Последние из них произошли весной 1999 г., разрушив три насосные станции из пяти.

Развитие оползней провоцирует землетрясения. Так, во время знаме­нитого своей силой Чилийского землетрясения 1960 г. возникло множе­ство оползней и оплывин, когда по склонам перемещаются массы рыхлых пород, пропитанные водой. В 1906 г. в Сан-Франциско также во время землетрясения на склоне холма возник оползень объемом 100 тыс. м³.

Неустойчивое, предоползневое состояние массы пород вызывается разными причинами, в том числе характером наклона слоев и положе­нием возможной оползневой массы по отношению к ним; неправиль­ной подрезкой склонов при освоении участков с прокладкой дорог, обустройством площадок для строительства и др.

Оплывина — это насыщенная водой масса рыхлого материала, спо­собная течь под действием силы тяжести. В 1972 г. после сильных дождей в Гонконге на крутом склоне возникла оплывина, разрушив­шая несколько многоэтажных зданий, что привело к гибели 67 человек.

N»Ч

Рис. 9.4. Схема строения оползня. 1 — коренные породы ненарушенного склона; 2 — поверхность скольжения; 3 — тыловой шов; 4 — надоползневой уступ; 5 — оползневые тела; 6 — бугор пучения; 7 — первоначальное положение склона; 8 — река

Процессы солифлюкции представляют собой также процесс мед­ленного перемещения рыхлого, водонасыщенного склонового мате­риала.

Таким образом, коллювиальные процессы можно подразделить на:

1) обвальные;

2) оползневые:

а) скольжение, параллельное склону;

б) скольжение по вогнутой траектории со смятием фронталь­ной части масс;

3) течение или оплывание.

Эти процессы могут происходить быстро, мгновенно; могут зани­мать какое-то время, а могут и происходить очень медленно, со скоро­стью 1 мм/сутки или 1 см/год. Такие медленные подвижки называют­ся крипом. Явление крипа хорошо иллюстрируется загибом верхних частей пластов флишевых отложений на склоне, причем загиб направ­лен в сторону понижения склона.

Все гравитационные процессы — источник опасности, особенно об­валы и оползни. Предотвратить обвалы трудно, но предсказать место, где они могут быть, вполне возможно. А вот борьбу с оползнями вести необходимо. Для этого нужно укрепить оползающее тело, отвести от него воду, сделать дренаж, т. е. выкопать канавы, провести штольню для отвода воды и т. д. Оползень можно закрепить, буквально «при­бив» его бетонными сваями к коренным породам. Делают это так: сна­чала бурят скважины через неустойчивую массу пород до коренных, устойчивых; вводят в скважину бетонную сваю и цементируют ее ниж­ний конец в устойчивых породах; надевают на выступающий конец сваи на поверхности стальную пластину и закрепляют ее.