Массивы горных пород

Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения, подвергаются мощному антропогенному воздействию.

Возникают (или усиливаются) такие опасные ущербообразующие геологические процессы, как оползни, карст, подтопление и др.

Оползни. Оползни представляют собой скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки  фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Для оползней характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Оползни явление частое на склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусственных выемок.

Большой ущерб природной среде ежегодно приносят оползневые процессы на берегах Черноморского побережья Кавказа, Крыма, в долинах Волги, Днепра, Дона и многих других рек и горных районов.

Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова, гибель деревьев и т. д.).

Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера, приводящих к значительным человеческим жертвам.

Карст. Геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломита, гипса или каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн и др.) и сопровождаемое провалом земной поверхности, получило название карста. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными.

Карст широко распространен в мире, в том числе и в России, в частности в Башкирии, Крыму, в центральной части Русской равнины, в Приангарье, на Северном Кавказе и во многих других местах, где имеются растворимые горные породы.

Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые провалы, воронки, колодцы и др.

По данным Р. Ньютона (1984), в США только в штате Алабама произошло более 40 тыс. искусственно вызванных провалов и оседаний земной поверхности, связанных с активизацией карста. Отдельные воронки достигли 5060 м в диаметре и до 30 м в глубину. Образование провалов и воронок связывают с интенсификацией отбора подземных вод. Активизация карста отмечается и во многих районах России, в частности на территории Москвы и Московской области. Ранее Москва считалась городом, где карстовые процессы затухли и не проявляли себя на поверхности земли. Указанная выше причина, а также динамические вибрационные воздействия транспорта и строительства, статические нагрузки и другие факторы (возможно загрязнение подземных вод) заметно усилили эти процессы.

Одним из важных направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер  уникальных памятников природы (рис.15.5). При массовых туристских посещениях в них нарушается тепловой и водный режим, возможно «таяние» сталактитов и сталагмитов, другие негативные изменения геологической среды.

Рис. 15.5. Большая Азишская карстовая пещера (Северный Кавказ)

Подтопление. Процесс подтопления  яркий пример ответной реакции природной среды на действие антропогенных факторов. Впервые он привлек внимание при создании водохранилищ, когда уровень грунтовых вод по их берегам стал быстро подниматься.

В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее одного  двух метров от поверхности земли).

Подтопление территорий весьма негативно влияет на природную среду. Массивы горных пород переувлажняются и заболачиваются. Активизируются оползни, карст и другие неблагоприятные процессы. В лессовых глинистых грунтах возникают просадки, в глинах набухание. Возрастает сейсмическая балльность подтопленной территории. Кроме того, в результате вторичного засоления почв угнетается растительность, возможно химическое и бактериальное загрязнение грунтовых вод, ухудшается санитарно-эпидемиологическая обстановка.

Причины подтопления разнообразны, но практически всегда связаны с деятельностью человека.

Это  утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен  оврагов, асфальтирование и застройка территории, нерациональный полив улиц, садов, скверов, барраж подземных вод (т. е. задержка их движения глубокими фундаментами), фильтрация из водохранилищ, прудов-охладителей АЭС и др.

Сейчас в нашей стране подтопление территорий, особенно городских, приняло массовый характер. В России подтоплено свыше 900 городов и поселков городского типа, в том числе такие города, как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Волгоград, Иркутск, Новосибирск, Саратов и многие другие.

Вечная мерзлота. В ряде районов земного шара (север Европы и Америки, север и восток Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже 0 С. Такие породы называют вечномерзлыми (или многолетнемерзлыми), а территорию  областью вечной мерзлоты. На территории нашей страны они занимают более 60% площади. Происхождение вечной мерзлоты связывают с оледенением четвертичного периода.

В последние десятилетия в сферу строительного освоения в районах вечной мерзлоты вовлекаются все новые и новые территории: север Западной Сибири, шельф арктических морей, земли Нерюнгринского месторождения и многие другие.

Вторжение человека не проходит бесследно для «хрупких» природных экосистем Севера: разрушается почвенно-растительный слой, изменяется рельеф, режим снегового покрова, возникают болота, нарушаются взаимосвязи и взаимодействия экосистем.

Исследования американских и других ученых позволили выделить основные особенности (рис. 15.6), обуславливающие хрупкость экосистем в области вечной мерзлоты. В первую очередь это очень небольшое видовое разнообразие организмов, поскольку лишь немногочисленная группа отдельных видов способна приспособиться к существованию в условиях «вечного холода».

Рис. 15.6. Основные особенности природных экосистем Севера

Движение машин, тракторов и другого вида транспорта, особенно гусеничного, разрушает покров из мха, лишайников и др., что приводит к резкому снижению устойчивости экосистем и к их угнетению. Массовую гибель лишайников вызывает и малейшее загрязнение воздуха диоксидом серы.

Эндогенные геодинамические процессы  землетрясения и вулканизм  вызывают весьма значительные смещения горных пород в земной коре, уничтожают животный и растительный мир, приводят к многочисленным, а нередко к катастрофическим человеческим жертвам и другим тяжелым экологическим последствиям (подробнее об этих процессах см. в гл. 16).