Геологические процессы и их экологические последствия

Статья написана при участии Н.С.Красиловой.

Вопросам классифицирования природных, в том числе и геологических процессов, посвящен не один десяток публикаций. К ним относятся классификации основоположников инженерной геодинамики П.Ф.Саваренского (1937), П.Н.Панюкова (1978), И.В.Попова (1959), В.Ф.Ломтадзе (1977), Г.С.Золотарева (1983), А.И.Шеко (1999) и некоторых других авторов. Классификации построены в основном по генетическому принципу, но ни одна из них не учитывает влияние этих процессов ни биоту.

В последние годы появилось несколько классификаций природных процессов с учетом экологических последствий их проявления. К ним следует отнести клас-сификацию неблагоприятных и опасных природных процессов и явлений С.М.Мягкова (1997). В зависимости от физической сути явления, длительности и площади проявления, а самое главное по характеру воздействия на экосистему им выделены три типа этих процессов:

  • оказывающие преимущественно разрушительное воздействие (падение метеоритов, ураганы, тайфуны, смерчи, наводнения, землетрясения, цунами, потоки вулканических лав и пепла, обвалы, оползни, сели, лавины, подвижки ледников);
  • оказывающие парализующее или истощающее воздействие (дефляция почвы, овражная эрозия, заиление водохранилищ и др.);
  • способные вызвать природно-технические катастрофы (карст, термокарст, термоэрозия, солифлюкция и др.).

Вторая группа классификаций природных процессов экологической направленности (Кофф, 1997; «Безопасность России. Правовые социально-экономические и научно-технические аспекты», 1999), учитывает тяжесть последствий проявления процессов для человека через оценку социально-экономического ущерба. Все процессы подразделены на две группы: приводящие и не приводящие к гибели людей. Однако в наибольшей степени для решения поставленной задачи соответствует классификация природных и геологических процессов, предложенная Н.С.Красиловой (1997) под руководством В.Т.Трофимова. Она построена с учетом числа возможных жертв от проявления тех или иных процессов и возможной площади поражения, а также временных и пространственных характеристик того или иного процесса (рис. 19).Геологические процессы и их экологические последствия

Однако и эта классификация не в полной мере обеспечивает учет экологических последствий от проявления процессов, так как такая оценка многофакторна. Дело в том, что любой ряд процессов, построенный по числу жертв достаточно условен и относителен, так как зависит от интенсивности процесса, плотности населения, научно-технического уровня развития общества и территориальной принадлежности. Кроме того, далеко не каждое проявление опасного процесса сопровождается человеческими жертвами.

Можно предложить еще одну экологически ориентированную классификацию природных процессов, в определенной мере синтезирующую основные положения ранее названных классификаций. Она построена на учете прямого воздействия процессов на человека, на экосистему в целом и опосредованного воздействия процессов на комфортность проживания человека через деформацию или постепенное разрушение инженерных сооружений. Соответственно выделяется три блока (группы) процессов: катастрофические, опасные и неблагоприятные. Они хорошо увязываются с определенными видами критериев оценки экологического состояния литосферы и зон нарушенности экосистем, а также основными функциональными единицами при зонировании территорий. В схематическом виде такая классификация приведена на рис.20. По отмеченным позициям она удобна в практическом применении при разработке легенд к картам эколого-геодина-мических условий и эколого-геодинамического районирования.

Геологические процессы и их экологические последствия
Реализованные в последних двух классификациях признаки деления процессов (критерии классифицирования), особенно по числу человеческих жертв, требуют пояснений.
Непосредственная угроза жизни возникает только при определенной интенсивности проявления процесса (табл. 35).

Геологические процессы и их экологические последствияОна оценивается по различным параметрам (скорость, амплитуда, высота подъема, площадь, радиус действия) и по ин-дивидуальной шкале с персональным числом градаций (от 3 — для оползней и из-вержений вулканов до 12 — для землетрясений). Так, по 12-балльной шкале MSK-64 оценки интенсивности землетрясений катастрофы происходят только при сейсмических толчках в 9 баллов и выше, по 6-балльной шкале Амбрейсиза оценки интенсивности цунами — при волнах в 5-6 баллов, по четырехразрядной шкале оценки подъема воды в реках и площади затопления при наводнениях — только при наводнениях 1 категории, а по трехразрядной шкале оценки скорости смещения пород — при быстрых оползнях со скоростью смещения десятки метров в час. В целом прослеживается такая общая закономерность: чем сильнее проявляется природный процесс, тем больше человеческих жертв. Исключение составляют лавины. По многолетней статистике, по данным М.В.Родкина и Н.В.Шебалина, от лавин средних размеров гибнет больше людей, чем от крупных.

Вероятно, здесь вступает в силу уже другой фактор катастрофического проявления природных процессов — плотность населения и степень освоенности территории. Катастрофы с человеческими жертвами может и не быть, если природные катаклизмы высокой интенсивности произошли в ненаселенных районах планеты.

Так, мощнейшее Гоби-Алтайское землетрясение магнитудой 8,1, балльностью в эпицентре — 11, состоявшееся 4 декабря 1957 г., ощущалось на площади 5 млн км2 (включая почти всю территорию Монголии, юга Бурятии, Иркутской и Читинской областей и северные провинции Китая). Однако жертвы среди населения были незначительны из-за малой плотности населения в полупустыне бийского Алтая.

Третьим фактором, определяющим количество жертв среди населения, является научно-технический уровень развития общества, отражающий степень разработанности системы прогноза, предупреждения и предотвращения возможных катастроф. Если потенциально катастрофический процесс предсказан, если приняты меры по предотвращению его пагубных последствий для человека (например, возведены защитные дамбы, применены сейсмостойкие конструкции при строительстве зданий и сооружений, проведена своевременная эвакуация населения), то катастрофы для человеческого сообщества в экологическом понимании может и не быть, хотя социально-экономические последствия будут весьма ощутимы.

Сами катастрофические процессы, как правило, имеют тяготение к определенным регионам, где они чаще всего происходят и приводят к наибольшему количеству жертв, образуя региональный ряд по этому показателю. Для Африки характерны засухи, для Индии — наводнения, для Тихоокеанского побережья Америки -ураганы и тайфуны. Такие же зоны выделяются на территории России: извержения вулканов и цунами происходят чаще всего в Курило-Камчатской зоне, а сели, оползни и обвалы — в горах Кавказа и Урала.

Весьма интересны высказывания (1997) по этому вопросу. Он писал, что в отношении геологических процессов их катастрофическая оценка достаточно субъективна по отношению к человеку. Так, медленно текущие опасные процессы (регрессии и трансрегрессии моря, опустынивание и другие), проявляющиеся на обширных территориях на протяжении многих лет, не влекут катастроф, как и сильные землетрясения в ненаселенных или малонаселенных районах с легкими переносимыми жилищами. А относительно маломощный селевой поток может быть катастрофическим. Другими словами, для разных территорий, отличающихся уровнем хозяйственного освоения, численностью проживаемого населения и типом инженерных сооружений, один и тот же геологический процесс равной мощности (интенсивности) может классифицироваться как катастрофический и неблагоприятный. Именно с этим связано появление еще нескольких терминов — «бедствие», «ползучая катастрофа», чтобы в какой-то мере отразить нюансы катастрофического процесса.

Территории, на которые катастрофические процессы оказывают воздействие, по размерам подразделяются на планетарные, региональные и локальные. Планетарный уровень — наиболее объемный. В целом это сфера жизнедеятельности биоты. Элементами неоднородности на данном уровне являются материки и океаны. К процессам, оказывающим воздействие на всю планету, можно с уверенностью отнести падение астероидов и комет, которые приводили к массовому вымиранию биоты. Ряд массовых вымираний фауны на суше происходил при разрушении гигантских комет в зоне земной орбиты, повлекшим за собой резкое увеличение межпланетной пыли и уменьшение солнечной инсоляции.

Следующий по размерам площади воздействия — региональный уровень. Эле-ментами неоднородности на этом уровне являются складчатые области, щиты и платформы, сейсмодислокации, вулканические пояса и связанные с ними новейшие тектонические движения. К процессам регионального воздействия относятся землетрясения, цунами, извержения вулканов, наводнения, засухи, вихри, снегопады. Их воздействие распространяется на целые регионы. Так, катастрофические наводнения охватывают, как правило, несколько речных систем, катастрофические смерчи на Русской равнине при скорости 50-60 км/ч в среднем проходят путь длиной 50 км, разрушительные цунами воздействуют на прибрежную полосу длиной около 500 км, а раскаленные лавовые потоки при извержении вулканов способны проходить путь до десятков километров.

Характерной особенностью проявления процессов регионального воздействия является слабое влияние на них антропогенных факторов. Это в основном природные процессы. Исключением являются вызванные (или наведенные) землетрясения, возникающие при эксплуатации крупных горных водохранилищ или при закачке сточных вод в глубокие скважины в районах сейсмической активности. Однако по данным многолетних наблюдений они никогда не достигают максимальной ин-тенсивности, а, следовательно, и катастрофических последствий для человека.

На локальном уровне элементами неоднородности являются особенности геологического строения и свойства пород. К процессам локального воздействия относятся оползни, сели, лавины и карстовые провалы. Так, площадь поражения у наиболее распространенных процессов — оползней зависит и объема смещения. Она, как правило, составляет 600-1200 м2. В связи с ограниченностью площади поражения оползни уносят меньшее число человеческих жизней, чем региональные процессы, особенно в густонаселенных районах. На локальном уровне более сильно сказывается техногенная нагрузка, способная ускорить катастрофическое развитие природных процессов или даже вызвать их.

Одной из особенностей развития природных катастрофических процессов является каскадность их проявления: землетрясения провоцируют возникновение оползней, обвалов и селей, а в некоторых случаях — штормы и цунами (рис. 21).Геологические процессы и их экологические последствия

Неблагоприятные последствия для человека от этих вторичных природных процессов не менее значительны, чем от первородного процесса.

Многие процессы, кроме непосредственной опасности для жизни человека, имеют еще и косвенные, или опосредованные, последствия. К ним относятся вызванные нарушения тех или иных функций природного комплекса, приводящие к негативным изменениям параметров окружающей человека среды. Общеизвестно, что поражающими факторами землетрясений являются прежде всего механические воздей-ствия колебаний земной поверхности. Однако следует отметить, что во время землетрясений движение земной поверхности само по себе очень редко вызывает человеческие жертвы. Известен единственный случай гибели человека, попавшего в трещину земли во время землетрясения 1948 г. в Японии, унесшего 5400 человеческих жизней. Главными причинами гибели людей являются косвенные факторы землетря-сений: разрушения, затопления, осыпание битых стекол, падение разорванных электропроводов на проезжую часть улицы, взрывы и пожары, вызванные утечкой газа из поврежденных труб, а также неконтролируемые действия людей, вызванные испугом и паникой.

Другими примерами каскадного проявления процессов и косвенных опасностей могут служить:

  • осолонение воды, пыльные бури, эрозия почв при засухе;
  • выдувание верхнего плодородного слоя почвы при вихрях и ураганах;
  • загрязнение почвы при выбросе вулканического пепла такими элементами, как мышьяк, бор, тяжелые металлы, которые при
  • возобновлении сельскохозяйственной деятельности могут попасть в организм человека вместе с продуктами питания;
  • заиление территории при наводнениях приводит к гибели посевов, а невозможность использования пашни после снижения уровня воды в ряде случаев грозит последующим голодом.

Кроме перечисленных факторов, влияющих на оценку количества человеческих жертв при появлении опасных и катастрофических процессов, необходимо учитывать и склонность их к парагенезу и синергизму. Редко на какой-либо территории развит только один геологический процесс, чаще всего на нее воздействуют их парагенетические комплексы, которые и образуют геодинамический фон той или иной территории и определяют вклад процессов в ее экологическую обстановку.

Сказанное говорит о том, что оценка воздействия природных, в том числе и геологических, процессов на экосистему и человека — задача сложная и требует индивидуального подхода не только к процессу, но и к территории. Это касается и выбора критериев такой оценки, и вопросов классифицирования этих процессов. Крайне сложно предложить пригодную для всех случаев единую классификацию опасных процессов без учета времени, места, интенсивности и площади проявления того или иного процесса. В зависимости от этих параметров один и тот же процесс (засуха, ветровая эрозия и некоторые другие) может попасть или в группу опасных, или в группу неблагоприятных. Это закономерно и должно учитываться при составлении эколого-геологических карт. В полной мере такой подход справедлив и для оценки экологического риска исследуемых территорий. Иными словами, каждый процесс в практическом отношении с экологических позиций должен оцениваться индивидуально по степени воздействия на человека и экосистему в целом.

Катастрофические процессы

Термин катастрофический процесс {катастрофа) происходит от греческого слова обозначающего переворот, гибель. Однако в специальной литературе толкование этого термина достаточно широкое и не очень строгое. Так, Г.С.Геворкян и Ж.Х.Калантарова (1999) относят к катастрофическим те процессы, которые отклоняют состояние природной среды от диапазона, оптимального для жизни человека как биологического вида и социума (имеется в виду технология производства). А.Г.Ананьев (1992) к катастрофическим процессам относит те, которые нарушают нормальное функционирование системы (экосистемы), в результате чего она разрушается и заменяется новой. В.М.Котляков с соавторами (1993) считает, что катастрофа происходит при достижении критического порога напряженности с быстрым и неуправляемым разрушением прежних структур системы. С рассматриваемых нами эколого-геологических позиций наиболее удачное определение катастрофы дано В.И.Даниловым-Данильяном (1999): «Катастрофа означает внезапное событие, быстротекущий процесс, влекущий тяжелые последствия, разрушения и жертвы. Это резкое изменение структуры системы (экосистемы), приводящее к разрушению какой-либо ее области. Причиной такого изменения может быть как внешнее воздействие на эту область системы, так и разрядка ее внутренних напряжений, превысивших прочность структуры». При этом отмечается, что природные катастрофы естественны и неизбежны как компонент эволюционного развития Земли.

Исходя из приведенных определений катастроф, к их числу следует относить процессы, представляющие непосредственную угрозу для жизни человека и характеризующиеся неопределенностью момента возникновения и интенсивного проявления. С этих позиций к катастрофическим процессам относят ураганы, наводнения, землетрясения, оползни, сели, лавины, обвалы, нагоны, провалы. Этот перечень следует дополнить космическими катастрофами, связанными с падением на Землю крупных метеоритов (типа Тунгусского), астероидов и комет, так как существуют представления о космических причинах экологических кризисов.

Атмосферные вихри

Они возникают из-за перепада давления, которое в оп-ределенных условиях обусловливает круговое движение воздушных потоков. По уменьшению кинетической энергии вихри можно расположить в ряд: циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо). Атмосферные вихри зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха и с большой скоростью вращаются по часовой стрелке в южном полушарии и против часовой — в северном. Циклоны и тайфуны зарождаются над океаном, шквалы и смерчи — чаще над континентами. Основные разрушительные факторы — сильные ветры, интенсивные осадки в виде ливней, снегопадов, града, нагонные наводнения. Ветры со скоростями 19-30 м/с (68-110 км/ч) образует бурю, 30-35 м/с (110-122 км/ч) — шторм, а более 35 м/с — ураган.
Циклон — гигантский атмосферный вихрь воронкообразной формы с убывающим давлением воздуха к центру. Тропические циклоны имеют среднюю ширину в несколько сот километров, скорость ветра внутри циклона часто превышает 250 км/ч, продолжительность циклона — от нескольких дней до нескольких недель, скорость перемещения — до 200 км/ч. Циклоны средних широт имеют большой диаметр — от тысячи до нескольких тысяч километров, скорость ветра обычно не превышает 40-70 км/ч, движутся они в северном и южном полушариях в основном с запада, отличаются меньшей повторяемостью. Внетропические северные циклоны сопровождаются катастрофическими снегопадами и градом.
По данным Берри, мощные тропические циклоны происходят, например, в Бангладеш 60 раз в 10 лет. Сохранились сведения о катастрофических циклонах в 1584, и гг., когда в Бенгалии погибло соответственно около 200, 73 и 200 тыс. человек. Катастрофический циклон весной 1991 г. характеризовался скоростью ветра 295 км/ч и вызвал формирование морских волн высотой 6 м. Число жертв по официальным данным составило около 125 тыс. человек, без крова остались до 10 млн жителей, неофициальные же людские потери оцениваются в 400 тыс. человек.
Связанные с циклонами ураганы, которые иногда называют тайфунами, занимают второе место после наводнения по числу создаваемых ими стихийных бедствий, а по числу жертв — первое место. В густонаселенных районах Азии число жертв во время ураганов измеряется сотнями и тысячами, в других районах — десятками и сотнями. Прямой ущерб от сильных ветров в США в начале 1980-х годов составил около 3 млрд дол. в год. Число потерпевших от урагана «Камилла», пронесшегося над США августа 1969 г., составило млн человек, количе-
ство жертв достигло 256 человек. Убытки составили 1421 млн дол., было разрушено и повреждено 805 домов, уничтожено и повреждено судов, погибло 5000 голов скота. Колоссальные разрушения вызывают ливни, сопровождающие ураганы. Ураган «Флора» прошедший в октябре 1963 г. над островами Тобаго, Гаити и Куба, привел к гибели около 5 тыс. человек и 100 тысяч оставил без крова.

Шквальные бури и смерчи (торнадо) возникают в теплое время года на мощных атмосферных фронтах. Шквалы — это горизонтальные вихри со скоростью ветра (до 60-80 м/с), часто с мощными ливнями и грозами, продолжительностью от нескольких до 30 мин. Шквальные бури охватывают территории шириной до 50 км и проходят расстояние в 20-200 км. Разрушительное их воздействие определяется скоростью ветра. Шквальная буря в Воронежской области в июне г. повредила более 100 домов, 50 тыс. га посевов и нанесла прямой ущерб в сотни тысяч рублей.

Смерчи, называемые в Северной Америке торнадо, — мощные воронкообразные атмосферные образования, часто связанные с грозовыми облаками. Ширина воронки от нескольких метров до 2-3 км, высота -в среднем несколько сот метров. Полость характеризуется сильной разряженностью воздуха, скорость вращения в стенках смерча достигает иногда сверхзвуковой. Средняя скорость поступательного движения смерча 50-60 км/ч.
Разрушительная сила смерча связана с тем, что его воронка часто наполняется водой, пылью, грязью, различными обломками, вся эта масса под влиянием огромной скорости вращения уплотняется и приобретает большое боковое давление. На него накладываются вихревые и взрывные разрушения из-за перепада давления во внутренней полости смерча и в закрытых помещениях, которые накрывает смерч. В результате дома или просто рассыпаются, или буквально на глазах уносятся, или разлетаются с молниеносной быстротой. Так, смерч в Москве в 1904 г. привел к тому, что у больших крепких каменных домов были сорваны крыши, поломаны стропила, у домов похуже пострадали и верхние этажи; в нижних этажах ломались перегородки, двери, мебель. Деревянные здания были разрушены полностью и частично унесены. Ломались и переносились вековые деревья. В Сокольниках в парке смерч проделал просеку шириной 200-400 шагов, вырвав деревья; по воздуху носились бревна и целые крыши. Небольшие подмосковные деревни были полностью уничтожены, число жертв достигало нескольких десятков.

Особенно разрушительные смерчи (торнадо) наблюдаются в США. Ежегодно отмечается от 450 до 1500 торнадо, число жертв в среднем около 100 в год. За 35 лет с 1916 по 1950 г. в этой стране было отмечено 5204 смерча, в которых погибло 7951 человек, убытки составили 500 млн дол. В США 11 апреля 1905 г. в трех штатах возникло сразу 47 смерчей. Они произвели колоссальные разрушения и вызвали гибель 256 человек. Смерч 18 марта 1925 г. оставил на земле след длиной 352 км и шириной от 0,8 до 1,6 км при средней скорости 27,7 м/с, общая площадь разрушения составила 425 км2, погибло 695 человек.

Большой ущерб при смерчах наносится градом; размер градин может достигать 30 мм и больше. При этом особенно страдают домашние животные, посевы, фруктовые сады. Очень опасны ливни, струи в котором сливаются в один мощный поток.
Атмосферные вихри относятся к быстродействующим катастрофическим процессам. Смерчи формируются за 20-30 мин., время существования смерча 10-30 минут, в США оно увеличивается до 7,5 ч. Смерчи могут развиваться на локальном и региональном уровнях, площадь разрушения от 1 до 400 км2.

Пыльные и соляные бури

Они представляют собой своеобразную форму проявления атмосферных вихревых процессов и одновременно связаны с проявлением дефляционных процессов — выдуванием и переносом песчаных, пылеватых и соляных частиц. Пыльные бури часто возникают на периферии антициклона и переносят пыль на сотни и тысячи километров.

Наибольшее количество пыльных и соляных бурь наблюдается в Средней Азии, Южном и Западном Казахстане, на Мангышлаке, в Северном Прикаспии. В Средней Азии возникает до 800 пыльных бурь в год. Нередко мощный поток песка и пыли сплошной стеной несется со скоростью до 60 км/ч фронтом до 300500 км. В апреле 1995 г. в районе Элисты за 35 ч соляной мглы на 1 га выпало около 25 кг сульфата натрия. В низовьях р.Чу с площади 800 км2 ежегодно выносится до 583 тыс. т солей сульфатов и хлоридо-сульфатов.
Вред, который приносят пыльно-соляные бури, выражается в заболевании крупного рогатого скота, в падеже овец, вредном влиянии на сельскохозяйственные культуры. По данным Д.В.Наливкина, в результате пыльной бури в ноябре 1930 г., продолжавшейся трое суток, только на Мангышлаке погибло 500 тыс. овец и коз, 40 тыс. лошадей и 30 тыс. верблюдов. Происходят аварии на линиях электропередачи в результате осаждения солей на изоляторах.

Пыльные и соляные бури относятся к числу кратковременно (эпизодически) действующих дефляционных процессов, поскольку их продолжительность составляет от 2 ч до нескольких дней. Эти процессы могут проявляться как на локальном уровне, когда соль разносится с солончака и засоляет окружающие почвы, так и на региональном, когда экологические последствия особенно опасны. Сильные пылевые бури в Средней Азии и Южном Казахстане, взаимодействуя с пыльными бурями в Северном Прикаспии, единым фронтом устремляются на север и северо-запад и распространяются в виде мглы (состоящей из частиц пыли или глины солей гипса, хлористого натрия, сульфата натрия, природной соды) над территорией Среднего и Верхнего Поволжья.

Они связаны чаще всего с интенсивными ливневыми дождями и обусловлены своеобразным режимом муссонных осадков. В Приамурье и в Приморье 60-70% годового количества осадков выпадает в июне, июле и августе. Их приносят южные циклоны. Это приводит к образованию двух пиков паводков -в мае и в июле-августе. После мощных ливней, особенно если на них накладывается активное снеготаяние, происходят катастрофические наводнения, затопляющие огромные территории. В северных районах этому способствует наличие сезонно-и многолетнемерзлых грунтов, слабоводопроницаемых, переводящих дождевые осадки в сток, что способствует высоким паводкам.

Наводнения особенно опасны для стран, расположенных на низменных равнинах с малыми абсолютными отметками, значительную часть которых составляют дельтовые земли, где большое влияние на развитие наводнений оказывают нагонные явления. Например, в Бангладеш в год выпадает 2169 мм осадков, из них 85-95% приходится на летние месяцы, в результате расход воды в паводки по срав-нению с меженью повышается в десятки и даже сотни раз. Морские приливы в устьях рек Ганга и Брахмапутры достигают 4-7 м высоты и как бы подпруживают речные воды, увеличивая площадь затапливаемых земель. Катастрофическими паводками здесь считаются те, при которых местность затапливается на глубину более 2,5 м. В 1988 г. было затоплено 82 тыс. км2, оказались разрушенными 7,2 млн жилищ и погибли 2379 человек, 172 млн голов домашнего скота. Тяжелые последствия связаны с резким возрастанием смертности от болезней и голода. После сильного наводнения 1974 г. голод унес жизни свыше 300 тыс. человек, а при разливе рек погибло немногим более 1 тыс. человек.
экологические последствия не самого наводнения, а обусловленных им сопутствующих процессов.

В сельскохозяйственных районах наводнения сопровождаются эрозией земли, т.е. снижением ресурсного потенциала территории, гибелью посевов, разрушением ирригационных систем, дорог, гибелью скота, загрязнением местности. В этих случаях правомерно говорить не только об угрозе жизни людей, но и о глубоком нарушении экосистемы в целом.

В городах и населенных пунктах вода также наносит ущерб постройкам всех типов, транспорту, инженерным коммуникациям, речному хозяйству, оборудованию.

Согласно исследованиям специалистов, наибольшее число жертв от наводнений в мире (исключая СССР) за 20-летний период (с 1947 по г.) приходится на Азию — 154 000 человек, затем Европу — 10 500 погибших. В Африке, Южной Америке и Карибском регионе зарегистрировано по 2000-3000 жертв. За это же время число погибших в Северной Америке составило 680 и в Австралии 60 человек. Представление о масштабах этого бедствия дает табл.36Геологические процессы и их экологические последствия

Землетрясения

Это грозное явление представляет собой внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр в виде упругих продольных и поперечных волн, которые распространяются во всех направлениях. Возникающие колебания и деформации земной коры часто приводят к катастрофическим подвижкам земной поверхности. Сила землетрясения зависит от количества выделившейся в области очага землетрясения энергии, характеризуемого магнитудой (условной энергетической характеристикой) и глубиной залегания очага. Интенсивность — качественный показатель последствий, характеризующий размер ущерба, количество жертв и восприятие людьми последствий землетрясений.

Большая часть крупных землетрясений приурочена к зонам альпийской складчатости, к которым относятся Средиземноморская и Трансгималайская зоны и Тихоокеанское кольцо горных сооружений.

Сила землетрясений достигает здесь 7-10 баллов. В сейсмически опасных районах проживает более половины населения Японии, в Китае — одна треть, в США — одна седьмая, в бывшем СССР — десятая часть населения, а в России — менее одной сотой части граждан.

Землетрясение — это бедствие с прямым и косвенным (вторичным) воздействием на природную среду в виде оползней, цунами, пожаров, снежных лавин и т.д.

Оно вызывает огромное число жертв и большие материальные убытки. Исходя из общего числа жертв стихийных бедствий за период 1947-1967 гг., Сааринен отводит землетрясениям третье место среди опасных природных явлений. За эти 20 лет на Земном шаре в результате землетрясений погибло 56 человек, что составляет от общего числа жертв стихийных бедствий. За этот период по числу жертв землетрясения уступают только наводнениям и ураганам. Всего же в XX в. в результате землетрясений погибло не менее 800 тыс. человек. Экологические последствия от землетрясения зависят от силы сейсмических волн, достигающих поверхности, частоты, типа и продолжительности сейсмических колебаний, от конструктивных особенностей здания, типа и состояния грунта основания. Общий
ущерб от разрушения зданий в Каракасе при землетрясении в 1967 г. превысил 100 млн дол., при этом погибло 250 человек. Исключительно тяжелое по своим социально-экономическим последствиям было Спитакское (9-10 баллов) землетрясение 7 декабря 1988г., когда число погибших превысило 25 тыс. человек, а убытки составили свыше 8 млрд руб.

Сильные землетрясения приводят к серьезным изменениям природной среды.

Эколого-геологические последствия выражаются прежде всего 4000 м и протяженностью в 257 км был поднят и сдвинут к востоку. Образовались многочисленные разрывные нарушения, грабены шириной от 800 м до 3,5 км, тектонические рвы с глубиной до 19 м, водораздельный участок г.Битут протяженностью 3 км и шириной 1,1 км опустился на 328 м. В Монголо-Охотском регионе на северном склоне хребта Хамар-Дабан в результате землетрясения были сорваны и сброшены в долину островерхие пикообразные вершины гор. Соединившись вместе в виде усеченных конусов, они образовали плосковерхий водораздел. Землетрясение в штате Миссури в г. привело к тому, что на нескольких тысячах квадратных километров произошли большие изменения в положении поверхности земли. Огромные участки были подняты и опущены на 6 м, осушены болота, изменено направление р. Миссисипи, возникли новые озера. Следовательно, землетрясения местами приводят к коренному преобразованию рельефа и изменению ресурса геологического пространства.

При 12-балльном землетрясении в 1957 г. хребет Гурван-Сайхан высотой доПоследствия землетрясений особенно катастрофичны, когда они приводят к активизации экзогенных сейсмогравитационных процессов, таких как обвалы, оползни, глыбовые и грунтовые лавины, сели и пр. Во время Сарезского землетрясения в г. на центральном Памире огромная масса обломочного материала объемом более 2 млрд м3 обрушилась с правого борта долины р.Бартанг, завалила ее, обусловив образование узкого и глубокого Сарезского озера. Под завалом был погребен кишлак с людьми, под водой нового озера оказался второй кишлак. Образовавшееся Сарезское озеро породило массу дополнительных экологических проблем, связанных с возможностью прорыва перемычки. При Хаитском землетрясении в г. на территории Таджикистана, где максимальное сотрясение достигало 9-10 баллов, в результате обвалов, схода лессовых оползней, грязекаменных лавин было завалено 33 поселка, разрушено полностью или частично — 150.

Землетрясения опасны тем, что они относятся к быстродействующим геологическим процессам. Продолжительность главного толчка, характеризующегося наибольшей редко достигает минуты, обычно это несколько секунд.
Это бедствие застает людей врасплох и поэтому приводит к большим жертвам.

По площади действия землетрясения могут быть различными в зависимости и глубины расположения очага. Землетрясение в г. в штате
Миссури вызвало сотрясение двух третей территории США на площади 2,6 млн км2 и ощущалось в Канаде. Но тяжелые экологические последствия были приурочены к эпицентральной зоне, а значительные — на площади в несколько тысяч квадратных километров. Поэтому землетрясение следует рассматривать как катастрофический процесс регионального уровня.

Извержения вулканов

Это одно из самых грозных и значительных явлений природы. Экологическое воздействие их многогранно. С деятельностью вулканов в истории Земли связывают вымирание отдельных видов животных и возникновение новых. За счет вулканической деятельности прошлых эпох около седьмой части поверхности России и сопредельных территорий покрыто лавами и туфами. Многие исследователи связывают эпохи оледенения четвертичного периода с вулканическими циклами. И даже вулканическую активность рассматривают как одну из причин перехода от человекообразной обезьяны к человеку. Извержения вулканов порождают стихийные бедствия для всего живого, разрушают целые города, преобразуют рельеф и речную сеть, воздействуют на почвенно-растительный покров и изменяют ландшафт в целом, а следовательно и ресурс геологического пространства.

Проявление современного вулканизма приурочено к областям альпийской складчатости. Почти 80% действующих вулканов связаны с зоной, которая просле-живается по Тихоокеанскому побережью Северной и Южной Америки, Алеутским островам, Камчатке, Японским островам, Индонезийскому архипелагу, Новой Зеландии. Остальные вулканы приурочены к бассейну Средиземного моря.

К факторам вулканической деятельности, обладающим разрушительной силой, относят взрывную волну, лавовые потоки, тефру и вулканические аэрозоли, пирокластические потоки, палящие тучи (волны), пепловые тучи. В зависимости от форм извержения преобладают те или иные факторы. Виды воздействия, которые они оказывают, подразделяют на пять групп: механические, термические, химические, электромагнитные и психологические. По характеру они могут быть необратимо катастрофическими, угнетающими или стимулирующими. Особенно значительными оказываются механические и термические воздействия. Сила воздействия указанных факторов зависит от типа извержения, количества вулканогенного материала, его размерности и температуры; все эти величины уменьшаются по мере удаления от вулкана.

М.М.Певзнер (1994) на примере катастрофического извержения вулкана Шивелуч составил схему потенциальной опасности и выделил три области с разными факторами воздействия. Эта схема имеет принципиальное значение и может быть применима для любого вулкана. Меняться будут размеры областей и преобладание действия тех или иных факторов.

Первая область расположена вблизи конуса вулкана (в радиусе до 20 км) и характеризуется необратимыми изменениями в результате механического, термического и химического воздействий и сводится к полному уничтожению и погребению многих компонентов природной среды, хозяйственных построек, коммуникаций. Взрывная волна полностью уничтожает лес, сметает со склонов мелкую растительность, погибает все живое. Лавовые или пирокластические потоки, температура которых достигает 800°С, связанные с ними палящие тучи, горящие пеплопады с температурой до 500°С вызывают пожары, полностью сжигают растительность, вызывают гибель людей и животных. Пирокластические потоки засыпают речные долины, нивелируют прежний рельеф, образуя новый с новой речной сетью.

Вторая область охватывает подножье вулканов и нижние части склонов в радиусе до 30 км и характеризуется частичным уничтожением людей и биоты под действием таких факторов, как тефра, палящие тучи, сильные пеплопады. На территории с мощностью тефры более 80 см вследствие механического погребения, термического и химического воздействий полностью уничтожается вся растительность, включая древесную. На участках с мощностью тефры 3-30 см происходит выборочное уничтожение отдельных видов и угнетение в различной степени других видов и ассоциаций. В зоне сильных пеплопадов животные гибнут из-за возникшей бескормицы, от отравления корма, от жажды, из-за повреждения пищевода угловатыми частичками пепла, из-за ожогов. Сильные пеплопады приводят и к человеческим жертвам.

В 1994 г. город Рабаул и его бухта, расположенные на одном из островов Новой Гвинеи, были погребены под вулканическим пеплом, выброшенным в результате извержения вулкана Матури. Извержение этого же вулкана в г. привело к гибели 500 человек, а все население (5000 житилей ) было эвакуировано. Во второй области восстановление природных систем возможно как и в прежнем, так и в измененном виде. Для восстановления примитивной вулканической почвы и лесной растительности необходимо около 150-200 и даже 250 лет.

В третьей, краевой, области влияют на окружающую среду в основном пеплы, оказывающие модифицирующее воздействие на природные компоненты. Радиус этой области — несколько тысяч километров. Здесь преобладает химическое воздействие, механическое будет дополнять его вблизи внутренней границы области, где мощность пеплов достигает еще 10-15 см. Пеплы, как правило, изменяют условия жизнедеятельности человека, ухудшая их. Попадая с осадками в водоемы, они существенно изменяют химизм воды, что вызывает качественные и количественные изменения в видовом составе животных и растений. В реках и озерах наблюдается гибель рыб и икры.

При Большом Толбачикском извержении  пепловая туча распласталась над Камчаткой и за ее пределами на площади 1000 км2, засыпала растительность и оленьи пастбища, над полуостровом шли шлаковые ливни. Воды рек и озер приобрели высокую кислотность и становились непригодными для питья. Животные погибали от бескормицы и жажды.

По подсчетам Е.К.Мархинина, вулканы в среднем за год выбрасывают примерно 2 млрд т вулканического пепла. Из-за этого уменьшаются прозрачность воздуха, солнечная радиация, увеличивается облачность и количество осадков, происходит значительное загрязнение атмосферы многокомпонентной газовой смесью, включающей углекислый газ, галоиды, сернистый газ, сероводород, аммиак и такие элементы, как мышьяк, бор, тяжелые металлы. По подсчетам Б.И.Пийна, извержения Ключевского вулкана в 1945 г. за 10 ч было выброшено 27 млн м3 газа. Загрязняют атмосферу и фумарольные газы. Все эти газовые выбросы в атмосферу нарушают тепловой режим поверхности земли, что имеет определенные планетарные экологические последствия. Повышенное содержание в воздухе вредных веществ оказывает негативное влияние на здоровье людей.

Серьезные последствия могут принести побочные процессы, не связанные на-прямую с вулканической деятельностью: обвалы, обломочные лавины, лахары. Горячая пирокластика, осаждаясь на ледниках и снежниках, вызывает их бурное таяние и образование горячих и холодных лахаров. Эти грязевые потоки, перемещаясь со скоростью 20-50 км/ч, увлекают за собой огромные глыбы и уничтожают все на своем пути.

Извержение вулкана в Колумбии и последовавший за ним сель погубили 24 тыс. жителей в городе, расположенном на его склоне. Гибель людей, их заболевания связаны не только с механическими воздействиями лаха-ров, палящих туч, тефры, пепла, но и с химическими ожогами легких и с повреждениями слизистой оболочки.

За последние 500 лет вследствие извержений погибло около 200 тыс. человек и причинен большой материальный ущерб.
По оценкам А.Стенченко, в вулканической деятельности имеются и некоторые благоприятные стороны для жизнедеятельности человека. В частности, термальные воды характеризуются высокими бальнеологическими свойствами, дают тепло, которое можно использовать для сельскохозяйственных, бытовых и промышленных целей. Районы современного вулканизма отличаются необычайным гигантизмом в растительном мире, связанным с высокой гидрофильностью почв, их высокими питательными свойствами и благоприятным фильтрационным режимом. Некоторые виды трав растут с быстротой см/сут, обильная кормовая база способствует повышению численности животных и их выживаемости, поэтому население вулканических областей растет и старается расселиться ближе к вулканам.

Извержения вулканов по времени действия могут быть быстрыми, импульсивными, продолжительностью до нескольких дней, а могут, эпизодически повторяясь, продолжаться в течение достаточно длительного времени. При этом характер воз-действия на окружающую среду может быть близким, но экологические последствия, размер материального ущерба будут зависеть от того, на каком уровне они проявляются: региональном или локальном. При региональных масштабах воздействия особенно остро встают вопросы прогноза извержения и принятия действенных мер по предупреждению и спасению людей и материальных ценностей.

Снегопады

Сильные снегопады приводят к быстрому увеличению высоты снежного покрова и могут сопровождаться длительными переносами и переотложением больших масс снега. Они характерны для России, севера США, Канады, Японии и ряда высокогорных районов.
Снегопады на равнинных территориях весьма условно можно отнести к ката-строфическим процессам, так как случаи гибели людей единичны. Основные эко-логические последствия связаны с дискомфортом проживания, что особо остро ощущается в городах, где снегопады препятствуют работе транспорта, иногда из-за них приходится закрывать школы, промышленные предприятия. При больших объемах и плотности выпавшего снега возрастают нагрузки на крыши, что вызывает их обрушение, как это случилось в Вашингтоне (штат Колумбия) в г., когда провалилась крыша театра и было убито 96 человек. Во время этого снегопада за 32 ч выпало мм осадков. Снежные бури приводят к задержкам на авиационных и железнодорожных линиях, а из-за разрушения линейных сооружений может прерываться поступление электроэнергии, нарушается телефонная связь.

Читайте также:  Современные геодинамические зоны и аномалии литосферы и их экологическое значение

В горах длительные и обильные снегопады приводят к массовому сходу крупных разрушительных лавин, которые часто вызывают гибель людей, растительности и животных. Последующее бурное таяние снега приводит к наводнениям.

В Японии за 24 года (1946-1970гг.) было два катастрофических снегопада, которые привели к гибели 242 человек, к разрушению 1744 домов и затоплению 1962 домов.

В таком контексте снегопад выступает как причина, а негативные экологические последствия связаны с последующими сопутствующими процессами. Но снегопады можно рассматривать и как благоприятное событие, если они ведут только к накоплению воды в виде снега, необходимой для сельского хозяйства.

Снегопады по продолжительности относятся к быстродействующим процессам, длящимся максимум несколько дней; по площади развития они являются ре-гиональными, экологические последствия их действия охватывают территории, равные городу, району, области.

Цунами

Они представляют собой длиннопериодные морские гравитационные волны, обладающие большой разрушительной силой, возникновение которых чаще всего связано с сильными подводными или прибрежными землетрясениями. Но могут быть и другие причины возникновения цунами, такие как подводные вулканические извержения, крупномасштабные подводные или береговые оползни и обвалы, сброс в океан больших масс пород или льда, подводные взрывы ядерных зарядов, падение в океан гигантских метеоритов.

Мгновенные деформации участка дна океана вызывают быстрое смещение столба воды над ними, возникновение колебательных движений, образование волн цунами. Первоначально они имеют небольшую (до 5 м) высоту и значительную скорость (50-100 км/ч). В мелководной прибрежной зоне скорость уменьшается, резко возрастает высота волны (до 10 м и более), крутизна переднего фронта, волна опрокидывается, производя колоссальные разрушения на берегу.

Около 75% цунами приходится на Тихоокеанское побережье, которое на протяжении многих веков подвергается опустошительным ударам волн цунами.

По данным японского исследователя Имамуре, в Тихом океане с по 1938 г. произошло 15 только катастрофических цунами. С районом Средиземного моря связано 12% случаев цунами, с Атлантическим океаном — 9%, с Индийским океаном — 3%. В нашей стране от цунами страдают побережья Сахалина, Камчатки, Курильских и Командорских островов. Здесь из 14 случаев зарегистрированных цунами за последние 200 лет четыре имели катастрофический характер. Последнее сильнейшее цунами наблюдалось 5 ноября 1952 г., охватившее 700-километровую зону Дальневосточного побережья. Волны высотой до м принесли сильнейшие разрушения г.Северо-Курильску.

Разрушительная сила цунами зависит от интенсивности породившей ее причины, расстояния места зарождения от берега, изначальной высоты волны, особенностей рельефа дна на пути цунами и очертаний береговой линии. Особенно она велика в условиях сужающихся бухт и проливов, при уменьшении их глубины, когда существенно возрастает высота волны. Опасны также устья рек, по которым цунами продвигается на несколько километров в глубь территории.

Известно около 1000 случаев возникновения цунами (свыше 100 имели ката-строфические последствия), которые выразились в полном разрушении и смыве инженерных сооружений и растительного покрова на побережье. Землетрясение с эпицентром юго-западнее Лиссабона в ноябре 1755 г. вызвало цунами с высотой волны до 30 м, которая разрушила и почти смыла Лиссабон. Из 20 тыс. строений было уничтожено тыс., погибли около 50 тыс. человек.

В 1983 г. при сильном извержении вулкана обрушилась в море часть острова Кракатау площадью 21 км2. Образовавшаяся при этом гигантская волна цунами, высотой до 35 м, смыла три десятка городов на Яве и Суматре и унесла жизнь 36 тыс. человек.
В масштабе всей Земли интервал повторения наиболее крупных цунами, по данным Д.В.Эйджера, составляет в среднем 10 лет, хотя для отдельных участков побережья Мирового океана он возрастает до лет. Большая опасность цунами обусловлена тем, что это процесс быстродействующий, носящий катастрофический характер, негативные последствия его действия распространяются на целые регионы.

Опасность цунами и возможные экологические последствия особенно возрастают в связи с активным освоением шельфа Мирового океана, поэтому важнейшей проблемой является не только краткосрочный прогноз цунами, который уже дает положительные результаты, но и долгосрочный.

Оползни

Оползнями называются смещенные на склонах горные породы разного состава, сложения и объема с преобладанием механизма скольжения по имеющейся или деформирующейся в процессе движения поверхности или зоне, когда сдвигающие усилия больше прочности пород. Эколого-геологические последствия оползневых процессов связаны или с погребением под грунтовой массой людей, животных, инженерных сооружений, или нарушением ландшафта и деформацией сооружений. В ряде традиционно оползневых районов (Молдова, побережье Черного моря и др.) оползни существенно снижают качество геологического пространства или сокращают его ресурс.

Оползни широко развиты на берегах рек, морей и озер в платформенных областях (в том числе на Русской плите), где при субгоризонтальном залегании пород имеются выдержанные горизонты глинистых отложений, обусловливающие образование оползней выдавливания (детрузивных), которые отличаются большими объемами, блоковым строением и быстрыми подвижками. Повсеместно в горноскладчатых областях (Кордильеры, Гималаи, Альпы, Кавказ, Забайкалье и т.д.) широко развиты оползни скольжения (консеквентные) блокового строения, смещение которых происходит по контакту слоев или по каким-либо ослабленным зонам, часто с большой скоростью.

Встречаются они и на платформах. Большое распространение получили вязкопластичные (деляпсивные) оползни водонасыщенных обломочно-глинистых масс, включающие оползни-потоки (южный берег Крыма), оползни вязкого разжижения лессовых пород (горные и предгорные районы Средней Азии) и малолитифицированных глин (побережье Норвегии, Кавказа).

Масштабность развития оползней и эколого-геологические последствия их воздействия на окружающую среду определяются объемом перемещаемых грунтовых масс и скоростью смещения. Она особенно возрастает в условиях высокой энергии рельефа, крутых и высоких склонов, в первую очередь там, где они субпараллельны крупным разломам. для Таджикистана отмечает, что при высоте склонов от 1000 м и больше и крутизне более 30°, объемы оползней и оползней-обвалов достигают десятков и первых сотен миллионов кубических
метров, при меньшей высоте — не превышают 20 млн м3. Крупнейшие оползни, часто с катастрофическими последствиями, возникают в тех случаях, когда мощная толща прочных пород залегает на слаболитифицированных или плывунных породах, в которых возникают явления ползучести, выдавливания и выплывания.

На побережье морей оползневые процессы активизируются в связи со штормами. Многие грандиозные оползни спровоцированы землетрясениями. Резкой активизации оползней способствует обильное увлажнение пород, особенно рыхлых глинистых и лессовых, в результате затяжных дождей, ливней, снеготаяния, интенсивных поливов. При этом образуются мощные оползни-потоки с большой
скоростью смещения, часто приводящие к катастрофическим последствиям.

В 1994 г. на юге Киргизии в Ош-Джалалл — Абадских областях после обильных снегопадов (превысивших 2-3 годовые нормы) сошли в лессовых породах оползни-потоки объемом от 500 м3 до 1,5 млн м3, в результате чего погибло человек.

Определенную подготовительную работу совершили сильные землетрясения, которые были в этом районе в 1992-93 гг.

Прежде всего оползни представляют значительную угрозу для жизни человека в районах с большой плотностью населения. В Канаде в 1903 г. оползень в провинции Альберто обрушился на и привел к гибели 70 человек. В 1920г. в провинции Ганьсу (Китай) крупные оползни, возникшие в результате землетрясения, вызвали разрушение нескольких десятков деревень и гибель около тыс.жителей. В 1974 г. во время крупного оползня объемом 1,6 км3 в Перу в Андах погибло около 450 человек. В Памире на территории Таджикистана в 1911 г. во время
сильного землетрясения произошел большой оползень-обвал объемом 2,2 км3 с высокой скоростью смещения. Благодаря малой плотности населения, такой катастрофический по масштабам развития оползень привел к относительно небольшому количеству жертв. Наибольшее количество погибших было в с.Усой, погребенном вместе с жителями (54 человека).

Оползни не только угрожают всему живому, приводят к гибели людей и домашнего скота, но и вызывают дискомфорт в проживании, что связано с деформациями и разрушением жилых домов, коммуникаций, с нарушением структуры сельскохозяйственных земель и лесных массивов.

Оползни могут быть отнесены к катастрофическим процессам, поскольку в случае короткого этапа подготовки смещения, они образуются внезапно, с большой скоростью смещения (до 1 м/мин) и представляют прямую угрозу жизни человека. Хотя при длительном периоде подготовки смещения, когда развитие процесса оползания идет медленно и неравномерно, оно обычно не является неожиданным и не представляет непосредственной опасности для человека, но и в этом случае может привести к нарушению природной среды и к значительному материальному ущербу.

Сели

Это временные горные русловые потоки, характеризующиеся высоким содержанием твердого материала (не менее кг на 1 м3) и резким подъемом уровня. Отличаются внезапным возникновением и быстрым движением. Сели обладают высокими эродирующими н ударно-разрушительными свойствами, обусловленными большой насыщенностью твердой фазой, значительной крутизной переднего фронта селя, лавинным характером движения.

Селевые процессы распространены во всех горных районах земного шара. В России сели развиты на Кольском п-ове, на Урале, на севере Сибири, в Саянах и Прибайкалье, на Камчатке, широко развиты в Закавказье и на Северном Кавказе, в горных и предгорных районах Средней Азии и восточного Казахстана. По данным Главного управления Гидрометеослужбы СССР, селевой опасности подвергается более 50 городов, в том числе Алма-Ата, Ереван, Фрунзе, Душанбе, Тбилиси.

Экологические последствия действия селя зависят от его мощности, которая определяется суммарным объемом вынесенного твердого материала. При объеме 20-100 тыс. м3 сель считается средней мощности, 100-900 тыс. м3 — значительной мощности и более 1 млн м3 — катастрофический.

Масштабность развития селей возрастает при большом количестве рыхлообломочного материала на склонах; при увлажнении его за счет снежников или за счет прорыва озер или водоемов; при соответствующем строении русловой сети селевого бассейна, обеспечивающего концентрацию больших расходов; при отсутствии на склонах леса и травяного покрова.

Катастрофические сели и сели значительной мощности представляют серьезную угрозу для населения и часто приводят к человеческим жертвам. В Японии в июле 1938 г. сель на г. Кобе, вызванный ливнями, привел к гибели 460 человек и разрушил свыше 100 000 домов; в сентябре г. в г.Кура (Япония), расположенном в узкой долине, в результате мощнейшего селя, вызванного ливневыми дождями, при прохождении тайфуна «Макурадзаки» погибли 1154 человека. В 1970 г. в Перу под грязекаменной массой селя был погребен город Юнгай с 20 000 жителей.

Огромный вред сели наносят железным и автомобильным дорогам, пересекающим селевые бассейны, повреждают и разрушают опоры и пролетные строения. Вынесенный селем материал заваливает дорожное полотно, забивает входы в тоннели, отверстия мостов и труб, надолго выводя их из строя. Сели заносят ирригационные каналы, разрушают и повреждают горные электростанции и водозаборы, линии связи и газопроводы, альпинистские и туристические лагеря, т.е. приводят к дискомфорту проживания людей и большим материальным затратам.

Сели относятся к быстродействующим (катастрофическим) процессам, которые внезапно возникают и быстро проходят. Продолжительность селя от десятков минут до нескольких часов. Обычно сель проходит за 1-3 ч волнами по мин.

Действие конкретного достаточно локально, ограничено селевым бассейном, твердая составляющая разгружается в низовьях селевого русла, где уменьшаются уклоны и скорость потока.

Снежные лавины

Воздействие лавины на человека, биоту и хозяйственные объекты определяется ее потенциальной энергией, зависящей от высоты падения и объема снежной массы. Обрушение или сход лавин связан с уменьшением внутреннего сцепления в снежном покрове на горных склонах или сцепления с подстилающей поверхностью. Происходит это, прежде всего, вследствие быстрого прироста высоты снежного покрова до величины, превышающей критическую (разовое выпадение до 70 мм осадков), или за счет температурного или ветрового разрыхления снега. Разница температур нижнего и верхнего слоев снега вызывает миграцию водяного пара в снежной толще, перекристаллизацию части снега и постепенное уменьшение плотности нижнего слоя в 2-3 раза и больше до достижения критической величины. Аналогичные процессы могут быть обусловлены перепадом влажности воздуха в толще снега и над ним (при сухих ветрах). Увеличение влажности снежного покрова от 0 до 20% при таянии или выпадении дождя уменьшает величину сцепления примерно в пять раз.

Разрушительная способность лавины связана с большим давлением, которое она оказывает на встречающиеся на пути препятствия.

Величина его зависит от типа лавины, ее размера, скорости движения, плотности снега. Сухие лавины, в которых весь снег движется во взвешенном состоянии, на участках максимального разгона при средней скорости 30-70 м/с могут оказывать на перпендикулярное препятствие давление величиной 250 кПа. Если лавина захватывает каменные глыбы, то это давление может превысить 1 МПа. Перед быстрыми сухими лавинами из-за значительного сжатия воздуха образуется воздушная волна, давление которой может достигать 5 кПа. Если давление становится достаточным для поломки вершин деревьев и крупных веток (25 кПа), на склоне горы остается прочес. Лавина оказывает и вертикальное давление, которое может достигать половины от величины давления по направлению движения.
Разрушительные последствия от прохождения лавины характеризуются тем, что при давлении 10 кПа разрушаются деревянные и мелкие каменные постройки, 100 кПа — вырываются с корнями взрослые деревья, 1 МПа — повреждаются или разрушаются даже бетонные здания. Чем больше объем лавины, тем тяжелее могут быть последствия. Если лавина небольшая, объемом 10-100 м3, то она может сломать ветки деревьев, выдавить окна, может ранить, засыпать и убить человека, большая лавина объемом от 100 тыс. до 1 млн м3 валит лес, разрушает каменные сооружения и металлические конструкции. Лавинная опасность связана в большей степени с высокими склонами средней крутизны, с мощностью снега более 30 см, а в малоснежные зимы — со склонами СВ-С-СЗ экспозиции.

Сходы лавин, приводящие к гибели людей или к значительным экологическим последствиям, происходят в мире в среднем не реже одного раза в год, со средним интервалом в каждом горном районе не более 20 лет. Они могут быть следствием или недостаточной изученности факторов лавинной опасности, или осознанного принятия риска, когда стоимость противолавинных сооружений оказывается больше, чем потери от лавин. Особенно опасно внезапное пробуждение редко действующих лавинных очагов, где следы лавин на местности уже исчезли.

Причиной возникновения лавин часто являются экстремально длительные и обильные снегопады или разовое выпадение в сутки до 50 см снега в холодных районах и до 100 см в теплых. В районах с морским климатом, таких как Скандинавия, Камчатка, Сахалин, лавинные бедствия связаны с приходом глубоких циклонов.Геологические процессы и их экологические последствия

Большая часть лавин негативно воздействует на природную среду; степень воздействия на людей и хозяйственные объекты зависит от освоенности территории. На таких хорошо освоенных территориях, как Швейцария с высокой плотностью населения, из 10 000 лавиносбросов 3000 угрожают различным хозяйственным объектам (30%); в США из 10 000 лавиносбросов — 1 000 (10%) представляет угрозу; в Киргизии из 30 000 лавиносбросов конкретную угрозу представляет лишь 1000. Такая же зависимость наблюдается и по количеству жертв (табл. 37). Среднее число погибших от лавин за год в Швейцарии составило 25 человек (1940-1970 гг.), в Австрии — 36 (1949-1970 гг.), в Японии — 27 (1916-1937 гг.). По данным различных авторов, число жертв от лавин за каждое пятилетие возрастает примерно на 10%, а размер ущерба — на 5%. Быстрое освоение горных территорий, в том числе под зимние виды спорта, делают особенно острой проблему развития системы предупреждения и прогноза лавин, профилактического их сброса, строительства противолавинных сооружений.

Обвалы

Под обвалом понимается обрушение отдельных глыб, блоков и крупных объемов горных пород с крутых и отвесных склонов, преодолевающих свой путь до места падения по воздуху (это чаще всего вывалы) или путем скатывания по склону, опрокидывания и раскалывания (собственно обвалы). Обвалы образуются при потере устойчивости горных пород, преимущественно скальных и полускальных, под действием силы тяжести, гидростатического давления воды или различных сотрясений. Подготавливаются обвалы часто длительным воздействием процессов выветривания. Эколого-геологические последствия обвалов связаны с ударной силой отдельных глыб и крупных блоков пород и с образованием завалов.

Обвалы распространены преимущественно в горных областях, прежде всего альпийской складчатости, таких как Крым, Кавказ, горы Средней Азии, Сибири, Дальнего Востока и т.п. Мелкие обвалы происходят и на равнинных территориях на крутых подмываемых берегах в речных долинах.

Вероятность возникновения особенно крупных обвалов возрастает на территориях с глубокорасчлененным рельефом, с увеличением и крутизны склонов, с нарушенностью пород трещинами средней густоты,, особенно наклоненными к основанию склонов или откосов. Созданию крупных и грандиозных обвалов способствуют сильные землетрясения. Разрушительная сила обрушившихся пород возрастает с увеличением высоты падения, поскольку от этого зависят скорость падения и сила удара.

Обвалы крупного масштаба могут привести к существенному изменению ландшафта. Так, в результате Гоби-Алтайского землетрясения 4 декабря 1957 г. силой в эпицентре 12 баллов с г.Хуреньонь по системе широтных трещин обрушилась масса горных пород объемом около 200 млн м3. Обвал срезал почти половину горы, образовав вертикальный обрыв высотой около 300 м.

На участках развития обвалов существует постоянная угроза для жизни и дея-тельности людей, для сохранности и нормального функционирования инженерных сооружений. Обвалы приносят большой материальный ущерб линейным сооружениям; прежде всего, представляют угрозу для эксплуатации автомобильных и железных дорог и для безопасности движения транспорта. Потери связаны с необходимостью расчистки завалов, восстановления дорожного полотна и разрушенных инженерных сооружений на дорогах, с перерывом движения транспорта. Вывалы даже из откосов, начиная с высоты 10-12 м, почти всегда вызывают повреждение и разрушение полотна дорог.

Обвалы на дорогах нередко сопровождаются человеческими жертвами. Ката-строфические последствия бывают от обвалов, которые достигают дна долины и внедряются в озеро или другой большой водоем и становятся причиной образования гигантских волн.
Обвалы по времени образования относятся к быстродействующим катастро-фическим процессам, всегда неожиданным, труднопредсказуемым, поэтому особенно опасным для человека. Каждый обвал в чистом виде происходит локально на конкретном участке склона и задача — избегать таких участков при хозяйственном использовании территории.

Специфической, гляциальной формой обвалов являются так называемые ледовые обвалы. Они связаны с ледниками и представляют собой единовременные обрушения значительных масс льда со склонов или уступов рельефа как непосредственно на леднике, так и по его фронту. Крупные ледниковые обвалы, как правило, приурочены к ледниковым районам со значительными амплитудами высот и обильной аккумуляцией снега, фирна и льда. Такие условия характерны для горных сооружений Памира, Гималаев, Каракорума, Анд Южной Америки. В России аналогичные районы тяготеют к главному Кавказскому хребту.

Ледовые обвалы могут иметь массовый характер и катастрофические последствия. В Перуанских Андах на г.Уаскаран (6768 м) в 1962 г. висячий край ледника шириной около 1 км и толщиной 30 м обрушился с 700-метровой высоты на лежащий ниже ледник, захватил часть его морены, и огромная масса льда, грязи, камней и воды в виде селя хлынула вниз по склону, сметая все на своем пути. Было полностью разрушено шесть селений и три — частично, погибло 4 тыс. человек и 10 тыс. домашних животных. В 1970 г. в результате землетрясения произошла

еще более страшная катастрофа. Лавина горных пород и льда пронеслась со скоростью около 320 км/ч, обрушилась в долину, погребла под собой города Юнгей и Ранраика и лишила жизни более тыс. человек.

Сказанное — наглядная иллюстрация каскадности развития процессов и их синергизма в воздействии на биоту.

Нагоны

При приближении глубокого циклона, особенно урагана к берегу, происходит подъем морских вод выше среднего уровня океана, т.е. штормовой нагон. По сути это — нагонное наводнение, складывающееся из барического поднятия уровня моря (до 1 м, редко до 2,5 м), из длинных волн, обусловленных собственно нагоном (высотой до 8-12 м), и ветровых коротких волн. С.Н.Мягков приводит величины поднятия уровня воды над нормальным при нагонном наводнении для разных районов: на Охотском побережье они составляют 4-5 м, на Атлантиче-
ском побережье Северной Америки — 6-8 м, в Японии — 8-10 м, в Австралии 12-13 м.

В средних широтах высота нагонных наводнений не превышает 3-4 м. При наложении высокого лунного прилива уровень воды может подняться на 7 м и более.

Гребни волн при нагоне могут достигать значительной высоты: в Голландии -до 10 м, в Японии — до 40-50 м.

Передняя волна нагона высотой в несколько метров обладает значительной разрушительной силой.

Штормовые нагоны приводят к быстрому затоплению низких участков побережья и часто сопровождаются жертвами и большим материальным ущербом. Совместное действие ветра, волн и подводных течений вызывает размыв берега и уничтожение пляжей, сельскохозяйственных угодий, построек, поселков, гибнут растительность, посевы, домашний скот, может произойти загрязнение водозаборов. Сельскохозяйственные земли в процессе нагона могут засоляться и становиться непригодными для использования. После нагона при спаде воды может происходить проседание поверхности земли. Перечисленным комплексом воздействий и определяются экологические последствия штормовых нагонов.

Штормовые нагоны являются катастрофическими быстродействующими про-цессами. Максимальный уровень нагона продолжается до 20 мин, период высокой воды длится от 6 ч до нескольких дней в зависимости от условий стока. Пространственно штормовые нагоны имеют региональное распространение, охватывая территории побережий шириной км, но могут иметь и локальное развитие в зависимости от характера движения шторма, конфигурации береговой линии и рельефа побережья.

Дейгиши

Эти процессы представляют собой обрушение в результате боковой эрозии берегов Амударьи и Сырдарьи, сложенных легкоразмываемыми лессовыми породами, приводящее к перемещению отдельных участков береговой линии на десятки и даже сотни метров за один паводок. Наибольшей силы разрушения достигают в местах, где нет низкой поймы, и водный поток прижат к берегу. Такой характер эрозионных процессов привел к перемещению русла р.Амударьи на 1-8 км за счет правого берега и повлек за собой уничтожение старого города Турткуля, в ряде — смыв культурных земель и разрушение головных сооружений магистральных каналов. В этом районе смывалось от 5 до 50 м берега в сутки. На протяжении 500-700 м за 5-8 мин отмечено до трех обвалов. Отдельные обваливающиеся блоки достигают размера 2×3 м. В результате дейгиша за период с 1932 по г. уничтожено 50 км2 берега Амударьи и в процессе последующей аккумуляции смытого берега образовано 14 км2 низкой поймы, т.е. произошло изменение качества ресурса геологического пространства и его сокращение.

Провалы

Они связаны с обрушением кровли над карстовыми пещерами, суффозионными пустотами в лессах или над горными выработками. По характеру возникновения и последствиям провалы можно отнести к катастрофическим процессам, поскольку подготовительная и начальная стадии их развития малозаметны, а обрушение кровли происходит внезапно, главным образом, под действием гравитационных сил.
Подавляющая часть провалов пространственно связана с территориями развития закарстованных пород. Особенно широко распространены провальные явления в Пермской области, в Башкирии, в Прикаспии, в Донбассе, в ряде районов Восточной Сибири и Средней Азии. Размеры провалов обусловлены прежде всего величиной полости, глубиной ее залегания, составом и мощностью покровных отложений.

Карст в карбонатных породах не часто приводит к образованию провалов, но они могут достигать значительных размеров. В Средней Азии в пределах плато Устюрт карстовые провалы, связанные с выщелачиванием слабодислоцированных мергелей и известняков неогена, имеют характер колодцев диаметром 20-30 м, глубиной 20-40 м (иногда до 100 м). Провалы, связанные с меловым карстом, встречаются редко и обычно невелики по размеру. Провалы — очень частое явление в области развития сульфатного и соляного карста.

В районах развития гипсового карста провалы чаще всего характеризуются диаметром м, глубиной несколько метров, в единичных случаях диаметр достигает 60 м, глубина — 30 м. К числу наиболее крупных относятся провалы, прои-ошедшие в 1939 и в 1957 гг. Первый — Анташский провал в районе Альметьевска в Татарии глубиной 52 м, второй — вблизи д.Венец Горьковской области — диаметром 90 м и глубиной 25-27 м. На левобережье р.Белой (пос.Карламан) на площади 100 км2 зарегистрировано 19 провалов диаметром до 20 м. Среднегодовое количество провалов в районах развития гипсового карста составляет от 0,1 до 1 на 1 км2.

Еще более опасен этот процесс в районах развития соляного карста в связи с большой скоростью растворения солей. Для Илецкого соляного купола приводятся данные об образовании ежегодно на площади 5 км2 нескольких новых провалов шириной до 4 м и глубиной до 10 м и более.

Резкую активизацию провальных процессов вызывает строительство гражданских и промышленных сооружений, железных дорог, особенно разработка месторождений. Провалы представляют, прежде всего, непосредственную угрозу для инженерных сооружений. В Уфе, Дзержинске и других городах известны случаи серьезных деформаций, частичных разрушений крупных сооружений и даже провалов отдельных зданий. За 70 лет эксплуатации железной дороги в районе Уфы под путями произошли десятки больших и множество мелких провалов, вызвавших деформацию дорожного полотна.

В результате провалов часто теряются ценные сельскохозяйственные земли, затрудняются их распашка и эффективное использование сельскохозяйственных машин, известны даже случаи провала последних и гибель людей. Провалы в за-карстованных районах изменяют ландшафтные условия. Частично поглощая дождевые воды и воды весеннего снеготаяния, провалы ограничивают поверхностный сток. При заполнении водой в провальных воронках образуются озера.

Аномальные газовыделения из субмаринных мерзлых толщ

Это своеобразное явление в арктической зоне, связанное с наличием мерзлых пород под дном морей, может осложнить все виды инженерных работ на шельфе и привести к чрезвычайным экологическим ситуациям. Все это обусловлено нахождением метана и других газов в форме газогидратов в песчаных линзах и прослоях, которые (газовые гидраты) при вскрытии быстро разлагаются на газ и воду, что сопровождается неожиданными выбросами газа со всеми вытекающими отсюда экологическими последствиями, вплоть до человеческих жертв. Исходя из этого, данный процесс и явление можно классифицировать как катастрофические, хотя для такой их реализации необходимо антропогенное воздействие (например, бурение скважин) для резкого снятия давления в песчаных линзах и создание условий для разложения газового гидрата.

Опасные процессы

Принципиально важным признаком выделения группы опасных процессов является положение о том, что они оказывают непосредственное воздействие (механическое, химическое и др.) на абиотическую составляющую экосистемы и только опосредованно, через ее изменение или разрушение, на флору, живые организмы и человека. Так опосредованное воздействие может приводить к необходимости отнесения крупных территорий к зоне экологического бедствия или катастрофы, обусловить многочисленные жертвы, включая человеческие, в результате голода, инфекционных заболеваний, разрушения или захоронения стационарных поселений. Опасные процессы приводят к бедствиям регионального, планетарного, редко локального масштабов. Именно с этой группой процессов связаны потери качества и самого ресурса геологического пространства в региональных масштабах.

Нередко такие процессы называют «ползучими катастрофами». Яркими представителями таких процессов являются засухи (чисто природное явление) и ветровая эрозия (чаще антропогенно-природное явление). Кроме названных, в составе опасных процессов и явлений следует рассматривать осолонение воды, заиление территорий при наводнениях, овражную эрозию, плоскостную эрозию, термокарст и некоторые другие процессы.

Засухи

Характерны для пустынных, степных и лесостепных территорий и на-ступают в связи с недостаточным количеством или полным отсутствием осадков, что вызывает иссушение почв, понижение уровня подземных вод, значительное снижение уровня воды в водоемах иногда до полного их пересыхания. Засухе часто способствуют сильные сухие ветры (суховеи), при которых отмечается очень высокий дефицит влажности воздуха. Малый запас почвенной влаги приводит к тому, что начинает чахнуть и засыхать растительность, погибают посевы. Интенсивность засухи определяется величиной потери урожая: при потере до 20% — засуха незначительная, от 20 до 50 % — средней силы, свыше 50% — сильная. В лесостепной зоне засухи бывают 1-2 раза за 10 лет, в степной — 5-6 раз за 10 лет.

Особенно сильные засухи бывают в Африке, на Ближнем Востоке, в Центральной Азии. Постоянно подвергается угрозе засухи и голода Индия. Две сильнейшие засухи были в этой стране в 1965-1966 и в 1987 гг. В последнем случае, когда в сезон муссонных дождей выпало лишь обычной нормы осадков, засухой было охвачено 63% всей территории. Было уничтожено 58,6 млн га зерновых, пострадало 285 млн человек. На преодоление последствий засухи правительством было выделено 14,7 млн рупий. В Африке жестокая засуха была в1991-92 гг.,
когда более 20 млн жителей десяти стран-членов сообщества Южной Африки на-ходились на грани «серьезного риска». За период с января 1992 г. по март 1993 г. было зарегистрировано 100 тыс. случаев заболевания холерой, из которых 60 тыс. со смертельным исходом. Только совместная беспрецедентная международная и региональная акция помощи в виде доставки продовольствия и грузов помогла избежать человеческих жертв непосредственно от голода. В странах, где основу питания населения составляет пастбищное скотоводство, засухи приводят к тому, что животные заболевают, падает их продуктивность, наблюдается значительный (до 90% поголовья) падеж скота.

Засухи изменяют условия жизнедеятельности человека, оказывая неблагоприятное влияние на природную среду через сопутствующие процессы, такие как осо-лонение воды, пыльные бури, эрозия почв, пожары. Последние особенно опустошительны в тайге и в тропических лесах.

Засухи относятся к кратковременным (эпизодическим) процессам, которые длятся обычно в течение одного, редко нескольких сезонов. Действие засухи региональное, охватывает обычно территорию одной или ряда стран региона.

Опустынивание

Оно является негативным природным или антропогенным процессом, ведущим к уменьшению продуктивности земель и затем к полной ее потери. Процессы опустынивания выражаются в деградации растительного покрова, избыточном засолении почв, в развитии ветровой эрозии, ведущей к наступлению песков и засыпанию продуктивных земель и населенных пунктов.

Процессы опустынивания распространены на западе США, в Северной Африке, в Австралии, Азии. В странах Азии 135 млн га богарных земель подвержены опустыниванию, 29,3 млн человек, проживающих в этом районе, страдают от сильного и 26,2 млн человек — от умеренного опустынивания. Наиболее активно опустынивание наблюдается в тропических районах Южной Азии.

В нашей стране процессами опустынивания охвачена Калмыкия, Восточный Прикаспий, в ближнем зарубежье — 40% целинных земель Северного Казахстана (40 млн га), Прибалхашье, Южные Каракумы и Кызылкумы (до 1 млн га). По оценкам ученых, в Центральной Азии и Южном Казахстане опустыниванию подвержено около 60% всей территории, а из оставшихся 40% большая часть уже является типичной пустыней. Всего с этой проблемой столкнулись 130 государств земного шара.

Развитию процессов опустынивания способствуют сухость и континентальность климата, глобальная аридизация суши, большие площади распространения рыхлых слабосвязных отложений, развитие маломощных малогумусных легко-разрушаемых почв, повышенная засоленность подземных вод и почв, разреженная растительность.

Деградация растительного покрова в аридных областях, ведущая к опустыниванию, выражается в смене растительности от луговых сообществ на полупустынные (полынь, соляники), ее угнетенности, разреженности. Причиной может быть прежде всего природное и антропогенно обусловленное засоление почв, вызванное капиллярным поднятием к поверхности и испарением грунтовых растворов в условиях жаркого сухого климата. Следствием этих процессов являются постепенное обеднение почвы гумусом и минеральными веществами, снижение продуктивности экосистемы, формирование больших площадей засоленных почв и солончаков и полное выведение земель из хозяйственного оборота. На этот тип опустынивания часто накладываются дефляционные процессы, резко ухудшающие экологическую обстановку.

Опустынивание путем ветровой эрозии связано с тем, что ветер при скорости более 4 м/с приводит в движение песчаные частицы. Перемещение песка происходит в виде ряби, барханов, дюн и барханных и дюнных цепей. Направление и скорость передвижения барханных цепей зависят от направления, скорости и продолжительности ветра. На скорость влияют также объем и механический состав песка, степень увлажненности, наличие растительности.

При поступательном типе передвижения пески занимают все новые площади, продвигаясь за год местами на несколько десятков метров. Площадь подвижных песков в пустынной зоне Средней Азии составляет примерно 5%. На южной окраине Кызылкума поступательное движение барханных цепей при высоте 4-5 м составляет около 12-15 м/год. В Западно-Туранской низменности, где площадь подвижных песков достигает более 26 тыс. га, они часто засыпают дороги, постройки, нефтяные промыслы и земли нового орошения. На территории Месопотамии продвижение песков происходит со скоростью 30-40 м/год и угрожает орошаемым землям и ирригационным сооружениям. Главный коллектор за несколько последних лет занесен уже на 25-30%. По данным Организации Объединенных Наций, только в Северной Африке пустыня отнимает у людей примерно тыс. га полезных земель. По американским данным, потери от наступления пустынь составляют ежегодно 10 млрд дол. (2-3 дол. на 1 человека всей планеты).

 

Активное развитие процессов опустынивания в разных видах приводит к росту голодающих и недоедающих людей. При этом половина земель полностью утрачивает продуктивность, и затраты на их восстановление не оправдываются экономически.

Такие природные типы опустынивания, как деградация растительности и из-быточное засоление почв являются длительно действующими во времени процессами, хотя техногенное воздействие может существенно их убыстрять. В пространственном плане процесс опустынивания, судя по площади развития, является планетарным, и на него оказывает влияние начавшаяся лет десять назад в ряде районов планеты аридизация климата. Под влиянием техногенных воздействий этот процесс может проявляться и на региональном и локальном уровнях. Опустынивание путем ветровой эрозии, ведущей к наступлению песков, может проявляться в зависимости от ветрового режима как длительно действующий (особенно на окраинах внутриконтинентальных пустынь), так и кратковременный (эпизодический) процесс, а в пространственном плане он чаще всего региональный. Из сказанного следует, что с процессом опустынивания связаны интенсивное и региональное по площади снижение качества геологического пространства, а местами и резкое снижение этого ресурса.

Дефляция

Дефляционные процессы связаны с выдуванием песчаных, пылеватых и соляных частиц, их переносом и накоплением на смежных территориях. Дефляционные процессы могут реализоваться либо в виде пылевых и соляных бурь, которые относятся к группе катастрофических процессов, либо в виде долговременного ветрового разноса — ветровой эрозии, которую можно квалифицировать как опасный процесс. Первое проявление дефляции было рассмотрено в группе катастрофических процессов, а второе рассматривается в группе опасных процессов.

Ветровая эрозия заметно активизировалась в последние годы в связи с осушением соленосных днищ крупных бассейнов аридной зоны (Арал) и антропогенным воздействием в зоне полупустынь и степей (Калмыкия).

Развитие дефляции зависит от скорости и направления ветра, усиливается при засухе, высоких температурах, слабой вязкости почв, представленных тонкозернистыми песками, супесчаными и легкосуглинистыми отложениями, лессами, при незакрепленности почвы растительностью.

Все солончаки, особенно в верхнем слое, опасны как источники разноса соляной пыли ветром. Критическая скорость ветра, выносящая соли, равна 2,5-4,0 м/с. Глубина выдувания в зависимости от ветрового режима для районов Средней Азии изменяется от 0,7 до 6 см/год. Близкими цифрами характеризуется и возможность выдувания и разноса песчано-пылеватых частиц гумусового горизонта почв.

Особенно опасны последствия ветровой эрозии на территориях, где происходит наложение процессов опустынивания и техногенных воздействий. В частности областью экологического бедствия признано Южное Приаралье, где появление осушенного дна Арала площадью 26 тыс. км2 с сильно засоленными рыхлыми грунтами привело к выносу в атмосферу ежегодно от 40 до млн т солей и как следствие — к засолению и изменению почв вокруг Арала и резкому ухудшению условий жизни людей. Насыщенность воздуха пылью и солью привела к увеличению числа различных заболеваний: сердечно-сосудистых болезней — в раза, туберкулеза — в 6 раз, желче-каменных болезней — в 5 и рака пищевода — в 7-10 раз. Общая смертность выросла в Каракалпакии за последние 10 лет в 15 раз. Произошел массовый отток населения из региона.

Не менее негативно проявление ветровой эрозии в пределах Калмыкии. Здесь в результате перевыпаса скота (овец) был деградирован и частично уничтожен рас-тительный покров пастбищ, что привело к резкой активизации ветровой эрозии и глубокому эродированию гумусового горизонта. Ранее существовавшие ковыльные степи превратились в так называемые «черные земли» и зону экологического бедствия. Это наглядные примеры региональной потери ресурса геологического пространства для почти всех видов хозяйственной деятельности и снижения его качества на обширных прилегающих территориях.

Изменения уровня крупных водоемов

Этот процесс может быть кратковременным (приливно-отливные явления в море), сезонным и долговременным. С точки зрения воздействия на экосистему наибольшее значение имеют долговременные изменения, связанные с тектоническими, климатическими или антропогенными факторами.

Подъем уровня моря приводит к крупномасштабным экологическим последствиям, связанным с отступлением берега, с переводом части суши в акватории, что приводит местами к затоплению городов и населенных пунктов. Известно об исчезнувших под водой 28 городах на Йоркширском побережье Великобритании, которые видели римские легионеры, в Черном море из-под водной толщи видны древние постройки Цхума (Сухуми).

Подобные проблемы возникли в наше время в связи с подъемом уровня Каспия, начавшегося в 70-х годах XX столетия. Уже затоплены большие площади сельскохозяйственных земель, более 30 месторождений нефти и газа только в пределах Казахстана, а также сотни километров автодорог и железнодорожных путей. Создалась реальная угроза затопления гражданских и промышленных сооружений в прибрежной зоне, разрушения береговых защитных сооружений. Усиливается сгонно-нагонное воздействие морских волн, ведущее к нивелировке рельефа затапливаемой территории.

Читайте также:  Определение, значение и структура геодинамической экологической функции литосферы

Подъем уровня любого водоема приводит к подпору грунтовых вод, повышению их уровня, водонасыщению грунтов и к подтоплению территории, подтоплению оснований зданий и сооружений и соответственно их деформациям, к затоплению подвалов, подземных коммуникаций. Подтопление территории в аридных областях приводит к засолению грунтов. Подъем уровня морей вызывает усиление абразии, активизацию оползневых процессов со всеми вытекающими отсюда по-следствиями для природной среды, ухудшению экологической ситуации в связи с загрязнением подземных вод.

Понижение уровня моря также чревато определенными экологическими последствиями. Так, понижение уровня Каспийского моря в 1930-1970 гг. привело к перемещению северного побережья на 100 км и сопровождалось уменьшением водных ресурсов в низовьях рек, активизацией их донной эрозии, понижением уровня грунтовых вод на всем побережье. В условиях аридного климата это приводит к активизации процессов опустынивания, существенно изменяющих условия жизнедеятельности биоты и человека.

Ярким примером негативных экологических последствий для природной среды от понижения уровня моря, вызванного геологическими, климатическими и антропогенными факторами, является район Аральского моря и залива Кара-Богаз-Гол. Понижение уровня Арала привело к осушению его соляного днища площадью более 26 тыс. км2 и образованию солончаков; засоление вод в Арале привело к исчезновению рыбы. На всем побережье Арала резко ухудшились условия жизни населения. Изменились природные условия в дельтах рек, впадавших в Арал. Высохла большая часть озер, на месте плавней появилась сначала луговая растительность, а по мере дальнейшего понижения уровня грунтовых вод и засоления почв появилась полупустынная растительность

.
Колебание уровня водоемов, изменяющее условия жизнедеятельности человека, относится к длительнодействующим процессам, охватывающим несколько десятков и более лет, а по площади воздействия -к региональным. Рассмотренный процесс с позиций оценки ресурса геологического пространства можно рассматривать и как разрушительный и как преобразующий, приводящий к смене одного качества ресурса другим.

Овражная эрозия

Наиболее широко она распространена в южной части лесной зоны, в лесостепной и степной зонах в пределах Среднерусской, Волыно-По-дольской, Приволжской, Верхне-Камской, Приазовской и других возвышенностях, где плотность оврагов изменяется от 25 до 100 на 100 км2 с превышением на отдельных участках этой величины. Скорость развития оврагов не превышает 1-2 м/год. Развитию овражной эрозии прежде всего способствует широкое распространение покровных отложений, представленных пылеватыми супесями и суглинками, реже песками. Большое значение имеет характер рельефа, благоприятна для роста оврагов сильная его расчлененность, большая площадь водосбора и значительная его высота относительно местных базисов эрозии. При крутизне склонов от 4 до 8° плоскостная и линейная эрозия проявляется интенсивно и повсеместно, особенно при слабой их задернованности. Очень важен режим снеготаяния, но наибольшую опасность представляют ливни, ведущие к образованию бурных потоков с большими скоростями. Способствуют образованию оврагов такие техногенные факторы, как распашка земель, вырубка леса, подрезка склонов, массовый выпас скота.

Овражная эрозия оказывает большое влияние на изменение окружающей среды. Расчленяя территорию, овраги делают ее неудобной для хозяйственной деятельности, строительства и сельскохозяйственных работ. Они разрушают дороги и увеличивают их протяженность за счет объездов, ограничивают машинную обработку земли. Выносы рыхлого материала в результате эрозии создают определенные неудобства для хозяйственной деятельности населения, перекрывая луга, огороды, сады, перегораживая дороги, каналы, заиливая водохранилища и пруды. Овраги изменяют ландшафтные условия, вскрывают и дренируют водоносные горизонты и тем самым способствуют их истощению. В степях и лесостепях овраги нарушают влажностный режим зоны аэрации, иссушают почвы и снижают их плодородие. Увеличивая уклоны поверхности, овраги способствуют интенсивному смыву почвенного покрова с пашен, т.е. эрозии почв.

Однако наиболее значимым экологическим последствием проявления овражной эрозии является сокращение площади сельскохозяйственных угодий, особенно пашен и садов, и снижение плодородия почв в зоне нарушения их влажностного режима. Для некоторых районов развития черноземов опосредованное воздействие процесса линейной эрозии на человека выходит за рамки дискомфорта проживания и может квалифицироваться как кризисное и требующее безотлагательных масштабных природоохранных мероприятий.

Овражная эрозия — типичный процесс, приводящий к локальной потере ресурса геологического пространства со всеми вытекающими отсюда экологическими последствиями.

Эрозия почв

Она происходит в результате плоскостного смыва и приводит к разрушению (смыву) верхнего самого плодородного гумусового горизонта почв. Наиболее широко эти процессы протекают в условиях степи и лесостепи в южно-таежной подзоне. Эрозионный потенциал территорий увеличивается с ростом крутизны и длины склонов, тесно связан с эрозионным индексом дождей. При ливневом стоке смыв может возрастать в 5-9 раз. На склонах крутизной 4-6° во время снеготаяния смывается до 25-60 т почвенного мелкозема с 1 га. Интенсивность плоскостного смыва зависит также от состава пород. Наименее устойчивы к нему покровные суглинки с большим содержанием крупной пыли, наиболее устойчивы пески. Промежуточное положение занимают моренные суглинки и супеси. Противоэрозионная устойчивость почв увеличивается с ростом содержаний гумуса, прочности структурных связей, с уменьшением степени водопроницаемости. Она возрастает в ряду дерново-подзолистые почвы-серые лесные-чернозе-мы. Для дерново-подзолистых почв, развитых на легких покровных суглинках, при уменьшении содержания гумуса в три раза коэффициент эродируемости (и соответственно смыв почв) возрастает в полтора раза.

На территории Нечерноземья, где эрозионно-опасные земли имеют широкое распространение, пояса слабого (0,1 т/га в год) и умеренного (0,1-1,0 т/га в год) смыва занимают около 1/3 площади, пояс значительного смыва (модуль 1,0 т/га в год) — 2/3 территории. Нарастает степень эрозионной опасности с севера на юг, где широко развиты легкоразмываемые покровные отложения, высокий эрозионный индекс летних осадков, предельная земледельческая освоенность территории при низкой почвозащитной роли посевов. Смыв с гектара пашни колеблется от 5 до 15 т/год и более. На Среднерусской, Приволжской возвышенностях потери почвы на пашне могут достигать 10 т/га и более.
Смыв почвы ведет к деградации гумусового горизонта, к уменьшению содержания в почве органического вещества, азота и других минеральных веществ, необходимых для питания растений. В результате ухудшается структура почв. Все это ведет к потере ценнейшего ресурса — плодородия почв с соответствующим воздействием на биоту и человека.

Эрозионные процессы по времени действия относятся к кратковременным эпизодическим, действующим в течение сезона. В пространстве эти процессы проявляются как на региональном (в пределах определенной почвенно-раститель-ной зоны), так и на локальном (конкретный участок склона) уровнях. С масштабом развития эрозионных процессов связана и значимость последствий их влияния на природную среду, на изменение экологической ситуации. В зависимости от этого они могут относиться к опасным или неблагоприятным процессам.

Карстовый процесс

Он заключается в растворении и выщелачивании горных пород движущимися подземными водами с образованием своеобразных поверхностных форм рельефа и подземных полостей в виде пустот, каналов, галерей, пещер и др. Карстовые процессы часто сопровождаются провальными явлениями.

Карст широко распространен в районах, гае развиты толщи растворимых кар-бонатных и сульфатных пород, а также каменных и калийных солей и прослеживается до глубин 300-400 м. В пределах Русской плиты он развит на южном склоне Балтийского щита, на периферии Московской синеклизы, в районе Жигулевского поднятия, Волго-Уральского свода; он также распространен в Карпатах, Крыму, на Кавказе, Урале. На Сибирской платформе карст приурочен к северному склону Алданского щита, к Тунгусской и Вилюйской синеклизам, к Ангаро-Ленскому прогибу. Широко представлен в Казахстане и Средней Азии.

Скорость и масштаб развития карстовых процессов определяются прежде всего степенью растворимости пород, возрастая от карбонатных к сульфатным породам и затем к легкорастворимым солям, они увеличиваются с ростом агрессивности вод по отношению к карстующимся породам. Большое значение имеет дис-лоцированность пород и нарушенность их трещиноватостью, что делает породы более водопроницаемыми и облегчает вынос продуктов растворения движущимся водным потоком, увеличение скоростей которого повышает интенсивность водообмена. Активизация карстовых процессов связана с увеличением скоростей движения подземных вод, с условиями водообмена, что обусловило приуроченность карстовых процессов чаще всего к присклоновым частям долин и уменьшение за-карстованности массивов пород с глубиной и в сторону водораздела.

 

Карстовые процессы по своим эколого-геологическим последствиям относятся к разряду опасных, но не катастрофических.

Они могут существенно изменить ландшафт и тем самым условия жизнедеятельности биоты, в том числе человека. В тех районах, где растворимые породы залегают на поверхности или перекрыты небольшим чехлом рыхлых отложений, при высокой их закарстованности создается своеобразный карстовый рельеф с формами в виде воронок, оврагов слепых балок, замкнутых котловин размером до десятков и сотен квадратных километров. Их появление оказывает влияние и на другие компоненты ландшафта, изменяются характер растительности, типы почв, гидрография. Слияние воронок приводит к образованию котловин, в которых формируются многочисленные связанные с карстом озера. Реки на закарстованных участках уменьшают свой расход и могут полностью исчезать в залегающих под руслом закарстованных породах. Например, в бассейне р.Белой, некоторые ее притоки остаются сухими большую часть года, так как вода инфильтруется в известняки.

При залегании растворимых пород на глубине среди нерастворимых образуется подземный карст в виде пустот, каналов, пещер и т.п. В результате изменяются структура и строение карстующихся пород, режим поверхностных и подземных вод, формируется особый тип подземных вод — карстовых, с которыми связано образование мощных, часто соленых хлоридно-сульфатных источников с дебитом, достигающим десятков кубических метров в секунду. Поэтому роль карстовых процессов в формировании химического состава вод, питающих реки, озера, очень велика. Существенно возрастает минерализация и жесткость речных вод за счет выноса карстовыми водами растворимых солей, меняется их температурный режим. Такие изменения особенно ощутимы в районах развития соляного карста. В качестве примера можно привести р.Сылву (район Кунгура), воды которой во время паводка поступают в закарстованную гипсовую толщу, а при оттоке минерализация их достигает 2,5 г/л.

Карстовые процессы приносят значительный косвенный материальный ущерб как на стадии проектирования, так и эксплуатации сооружений. Это связано с тем, что закарстованные породы не всегда являются надежным основанием и средой для размещения инженерных сооружений, могут быть деформации и провалы зданий, большие притоки воды в подземные выработки и котлованы, достигающие нескольких тысяч кубометров в час. Прорывы карстовых вод в шахты иногда приводят к человеческим жертвам.

В труднорастворимых карбонатных породах карстовые процессы развиваются медленно в течение длительного геологического времени, в среднераство-римых породах (сульфатный карст) скорость этих процессов достаточно большая и соизмерима по времени со сроками строительства и эксплуатации сооружений. В легкорастворимых породах (соляной карст) эти процессы развиваются еще быстрее. По площади развития карстовые процессы относятся к региональным, охватывающим большие площади в пределах территории развития растворимых пород.

Резюмируя сказанное можно утверждать, что карст во многом определяет качество и сам ресурс подземного и наземного геологического пространства на сложенных растворимыми породами территориях, а следовательно и их эколого-геологические условия.

Абразия

Это процесс разрушения морских берегов под действием волн, течений, приливов и отливов, который приводит к изменению очертаний береговой линии и к ее перемещению в сторону суши. Разрушительная сила ветровой волны зависит от ее высоты, т.е. массы воды и скорости, с которой волна ударяется в берег.

Абразионные процессы широко развиты на побережьях Балтийского, Средиземного, Азовского и других морей, на Крымском и Кавказском побережьях Черного моря, на оз.Байкал. Интенсивность абразии обусловливается в основном размером и режимом водоема, составом, строением и состоянием пород, слагающих побережье, морфологией берега. Высота волн, а значит и ее разрушительная сила, возрастает с увеличением силы и продолжительности ветра, длины разгона волны, обусловленной размером водоема, глубиной бассейна в прибрежной зоне. Процессы абразии резко активируются во время шторма, что особенно наглядно проявляется на южном берегу Крыма. Очень неустойчивы к разрушению районы побережий, сложенные легкоразмываемыми рыхлыми несвязными или связными грунтами. Скальные породы теряют устойчивость к абразии при сильной трещиноватости и выветрелости или при падении их в сторону водоема. Темпы абразии возрастают при наличии процессов, снижающих прочность по-род подмываемого берега, таких как старые и действующие оползни, осыпи, выходы подземных вод и т.п. В наибольшей степени подвержены абразии высокие берега, ориентированные перпендикулярно или под некоторым углом к направлению господствующих ветров, с узким пляжем. Для каждого района побережья характерны свои преобладающие факторы, вызывающие активизацию абразии. Вмешательство человека путем возведения портов, волноломов, дамб или бетонных стенок, а также изъятия для строительных целей из береговой зоны песка или галечника приводит к нарушению баланса рыхлого материала и активизации процессов абразии.

Как правило, абразия не представляет непосредственной угрозы для жизни человека, но изменяет ландшафт, оказывает влияние на условия его жизнедеятельности. Прежде всего абразия изменяет профиль берега, образуя крутой или относительно крутой береговой обрыв, в его основании — волноприбойную нишу и узкий пляж. В тех случаях, когда на уровне волноприбоя залегают слабые породы,
формируется нависающий карниз. Берег становится неустойчивым, развиваются как так и оползневые процессы, на склоне выше обрыва возникают трещины. В результате абразии изменяются очертания береговой линии и происходит ее перемещение в сторону суши.
Скорость отступания берегового уступа напрямую связана с составом пород. На Черноморском побережье в лессовых породах скорость отступания берегового уступа в среднем 2-7 м/год, иногда до 20 м/год, в аллювиально-морских слабосце-ментированных песках, глинах и суглинках — 2-5 м/год, иногда до 10 м/год; среднегодовой размыв оползневых накоплений — от 0,3 до 3 м/год, аргиллиты и алевролиты терригенного флиша абрадируются со скоростью от 5 до 30 см/год. Это ведет к прямым материальным потерям, связанным с переносом шоссейных и железных дорог на побережьях, с деформацией или полным разрушением жилых и промышленных объектов, портовых сооружений, построенных на берегах морей и озер. Такие разрушения могут приобрести и катастрофический характер.

Абразия является локальным фактором изменения качества ресурса геологического пространства особо значимого в курортных зонах побережья южных морей.

По времени развития абразия является процессом длительного действия. Например, для Южного берега Крыма скорость абразии изменяется от нескольких миллиметров в столетие до 3 м/год в зависимости от пород, слагающих клиф. Но эпизодически под влиянием сильных штормов скорость может резко возрастать. В пространственном плане абразия может носить региональный характер, охватывая районы побережья значительной протяженности. В то же время эти процессы могут проявляться и на локальных участках, где создаются для этого благоприятные условия.

Неблагоприятные процессы

Эти процессы включают обширную группу природных и техногенных геоло-гических процессов, не представляющих непосредственной угрозы для жизни человека и животных и не приводящих к разрушению (но вызывающих изменения) абиотической составляющей экосистем. Они негативно воздействуют на условия жизнедеятельности человека через деформацию и осложнение эксплуатации инженерных сооружений. Это процессы длительного действия, с продолжительным периодом подготовки, как правило, с отдаленными и опосредованными экологическими последствиями как для человека, так и в какой-то степени абиотической составляющей экосистем. Они не приводят к кардинальному изменению ресурса геологического пространства, как это отмечалось для опасных процессов, но несомненно, оказывают локальное влияние на качество этого ресурса. Поэтому при оценке уровня экологического воздействия или состояния экосистемы они не могут квалифицироваться как зоны кризиса или бедствия, а будут соответствовать зонам нормы или риска.

Неблагоприятные процессы достаточно условно (по возможной площади поражения) расположены в такой ряд: заболачивание, термокарст, боковая и донная эрозия, суффозия, пучение, наледообразование. Условность этого ряда связана с тем, что для каждого конкретного региона приоритетность процессов с точки зрения изменения условий жизнедеятельности, прежде всего человека, может быть совсем иная. Но имея в виду их воздействие на окружающую среду как среду обитания человека и биоты в целом, предлагается именно такая последовательность рассмотрения экологических последствий негативных природных процессов.

Своеобразной разновидностью абразионного процесса является термоабразия — разрушение морских берегов, сложенных мерзлыми, содержащими лед породами, под совместным воздействием механической и термической энергии морских или озерных вод. Средняя скорость отступания берега изменяется в широком диапазоне от 2 до 100 м/год. А при повышении уровня морей Лаптевых и Восточно-Сибирского эти величины достигают 350 м/год и несколько больше. Это огромные, катастрофические скорости. Даже при скоростях смещения береговой бровки м/год построенные на значительном удалении от берега здания и сооружения (маяки, склады) через десяток лет попадают в зону опасности и требуют переноса. Это значительно усложняет решение целого ряда строительных задач, связанных с созданием, например, на побережье п-ова Ямал комплекса по хранению и транспортировке газа (морские порты, терминалы, трубопроводы и т.д.). Кроме того, с процессом термоабразии связано уничтожение небольших островов в Арктике, сложенных в подводной части сильнольдистыми породами.

 

Термоабразия — быстротекущий процесс, опосредованно влияющий на ком-фортность проживания населения и непосредственно воздействующий на ряд островных континентальных экосистем вплоть до их полного разрушения и создания аквальных условий.

Ледники

Они представляют собой естественную массу кристаллического льда и в меньшей степени — фирна со значительными размерами, расположенную главным образом на суше, находящуюся в движении и существующую длительное время. Материковые ледники подразделяются на горные, горно-покровные и покровные.

Для ледников нет однозначных оценок экологических последствий их развития и динамики. Наибольшую опасность представляют процессы динамической неустойчивости горных ледников, проявляющиеся в виде быстрых подвижек (пульсирующие ледники), которые создают угрозу для человека и объектов его жизнедеятельности, и ледовых обвалов. М.М.Корейшей выделяет три основных типа пульсирующих ледников России:

  • горные ледники с выбросом льда в области убыли в долину (Кавказ, Памир);
  • покровно-выводные ледники островов Арктики с выбросом льда в море и про-дуцированием айсбергов;
  • ледники разных морфологических типов, пульсирующие за счет внешних воз-действий, вулканической и сейсмической активности (Камчатка).

В качестве типичного примера первого типа пульсирующего ледника и связанных с ним экологических последствий может служить ледник Медвежий на Памире (хр.Академии наук, бассейн р.Абдукагор). Длина ледника 15,8 км, площадь 25,3 км2, высота бассейна питания 4700-5500 м, скорость движения до 1 м/сут. В апреле г. скорость движения ледника резко возросла до м/сут, в результате чего в 2 км ниже по трогу была перегорожена боковая долина р.Абдукагор с образованием подпрудного озера глубиной 80 м. При прорыве ледяной дамбы образовался сель с крупными ледяными и каменными глыбами с расходом потока до 1000 В результате были снесены мосты и другие инженерные сооружения в долине [Геокриологическая опасность, 1999].

 

Аналогичная картина произошла на северном склоне Казбекского горного массива в Северной Осетии (ледник Колка). Его быстрая подвижка в 1902 г. привела к образованию ледово-каменного селя объемом 70-75 млн м3, вызвавшего большие человеческие жертвы и гибель тысяч голов скота.

Таким образом, можно говорить о том, что быстрые подвижки ледника — пер-вопричина развития каскада катастрофических процессов, а, следовательно, гибели людей, животных и разрушения инженерных сооружений. С другой стороны, горные ледники — природные аккумуляторы влаги и регуляторы речного стока, что чрезвычайно важно в экологическом отношении.

Второй тип ледников — покровно-выводные — приурочен к некоторым островам Арктики. Экологические последствия их пульсаций не изучались. Однако за-фиксированное местами формирование айсберговых шлейфов несомненно осложняет судоходство, а иногда приводит к катастрофам, в том числе таким знаменитым, как гибель «Титаника».
Экологическая оценка вековых материковых оледенений, имеющих место сейчас в Антарктиде, Гренландии, некоторых крупных островах Арктики также двояка. С одной стороны, это крупнейший ресурс пресных вод в планетарном масштабе и регулятор уровня Мирового океана, с другой стороны, — основной фактор задержки влаги на материках и причина понижения уровня Мирового океана. Ими лимитирован ресурс геологического пространства такого крупного острова, как Гренландия и даже целого континента Антарктиды, так как материковые оледенения представляют собой ледовые щиты и покровы мощностью до 4 км, перекрывающие горные хребты, плато и равнины. По побережью океана с ними связаны протяженные зоны айсберговых шельфов.

Заболачивание

Этот процесс развивается в условиях влажного климата, когда количество выпадающих осадков превышает их испарение, равнинного рельефа или его пониженных элементов при близком к поверхности земли залегании подземных вод. Заболачивание может происходить и вследствие избыточного увлажнения отложений за счет периодического затапливания или подтапливания речными или морскими водами.
Развитие природно заболоченных земель и болот подчиняется климатической зональности. Они преобладают в тундре, в зоне лесов европейской части России составляют 40%, в лесостепной зоне — менее Заболочены большие пространства Мещерской, Полесской, Причерноморской, Прикаспийской и других низменностей. Аналогичная картина наблюдается и в Сибири, где заболочена огромная территория Западно-Сибирской низменности. Заболочены поймы и приустьевые части в долинах крупных рек.

Процессы заболачивания существенно изменяют природную среду и условия жизнедеятельности человека. Происходит полная смена характера растительности, избыточное увлажнение ухудшает воздухообмен почвы и вредно отражается на растущей древесной, кустарниковой и травянистой растительности. Происходит постепенное угнетение и отмирание одних форм и развитие других, влаголюбивых травянистых растений (осока, камыш и др.) или угнетенной сосны и мхов. Заболачивание наносит ущерб лесному хозяйству, ухудшает водный режим почв и подпочвенных горизонтов сельскохозяйственных земель и препятствует получению высоких и устойчивых урожаев, другими словами, снижает качество природного ресурса.

Материальный ущерб от заболачивания связан и с дополнительными расходами на проведение осушительных мероприятий при подготовке территорий к строительству и защите уже построенных сооружений, поскольку избыточное увлажнение меняет физико-механические и фильтрационные свойства пород, снижает их устойчивость и несущую способность, ведет к затоплению подземных частей сооружений, при этом подземные воды могут проявлять агрессивные свойства.

 

Процесс заболачивания относится к длительно действущим, что предоставляет человеку возможность прервать его, а еще лучше — предотвратить, чтобы избежать негативных экологических последствий. Заболачивание может происходить и локально в небольших западинах и понижениях и носить ярко выраженный региональный характер.

Термокарст

Этот геологический процесс заключается в вытаивании подземных льдов, приводящих к проседанию поверхности земли и появлению отрицательных форм рельефа, часто с образованием болот и озер. Особенно широко термокарст развит в области многолетнемерзлых пород в северных районах России на аккумулятивных равнинах аллювиального, озерно-эллювиального и морского генезиса, на поверхности речных террас.

Главное условие развития термокарста — наличие сильнольдистых многолет-немерзлых пород или мономинеральных залежей подземных льдов. Термокарст в крайне северных районах начинает развиваться в результате локального изменения природных условий при нарушении растительного покрова или сезонного скопления воды, ведущего к увеличению глубины сезонного протаивания. В южной части криолитозоны термокарст развивается в результате общей деградации мерзлоты. Степень пораженности термокарстом возрастает от древних поверхностей к более молодым, в районах развития синкриогенных сильнольдистых пород, а при прочих равных условиях интенсивность проявления термокарста возрастает с уменьшением уклона поверхности.

Термокарст оказывает большое влияние на природную среду, формируя своеобразный тип термокарстового ландшафта. Его характер определяется прежде всего морфологией ледяных скоплений. На севере Западно-Сибирской плиты по шлировому льду и льду-цементу образуются округлые или овальные понижения размером от 10 до 400 м, глубиной 3-5 м. В сильнольдистых породах с повторно-жильными льдами в результате термокарста возникают узкие канавообразные понижения глубиной до м с образованием в плане полигонов. В расширениях в местах пересечения канавок появляются термокарстовые озера. Рельеф приобретает сетчатый рисунок с озерами и западинами. Заозеренность — характерный признак термокарстового рельефа, она меньше на севере Западно-Сибирской плиты (2,5-10%), в южных районах возрастает до 15% и более. Часто вытаивание крупных скоплений залежей пластового льда приводит к образованию огромных озер, глубина которых достигает 50 м, а поперечные размеры до 20 км. Часто встречаются котловины спущенных термокарстовых озер — «хасыреев», диаметр которых достигает 2 км и более.

Широкое развитие термокарстовых озер на фоне общей заболоченности территории создают специфические экологические условия развития растений, последние в свою очередь влияют на условия тепло- и влагообмена и, соответственно, на температурный и влажностный режим мерзлых и талых горных пород, на глубины сезонного промерзания и оттаивания. На дне озер накапливаются характерные термокарстовые осадки, а под ними в результате их отепляющего влияния образуются сквозные и не сквозные озерные талики.
Термокарст часто приводит к криогенной или посткриогенной инверсии рельефа, когда наиболее льдистые отложения или, наоборот, малольдистые, в зависимости от динамики развития термокарста и условий стока вод, оказываются как бы приподнятыми над местностью. Опосредованное воздействие термокарста на природную среду связано с провоцированием развития таких негативных процессов, как термоэрозия.

Развитие термокарста в зоне влияния инженерного сооружения может иметь для него катастрофические последствия. В целом масштаб развития термокарста по площади может иметь как региональный, так и локальный характер, а время проявления достаточно длительное.\

Боковая и донная эрозия

Эти процессы в той или иной степени наблюдаются во всех долинах рек и оказывают влияние на природную среду опосредованно, через изменение ландшафта в пределах речных долин, и прямое воздействие — разрушением комплексов. В зависимости от преобладания боковой или донной эрозии изменяется строение речных долин. Преобладание боковой эрозии приводит к меандрированию реки, появлению больших излучин, долина характеризуется широкими террасами, заливными лугами на пойме, старицами и озерами
со значительной мощностью аллювиальных отложений. Преобладание донной эрозии приводит к узкому, каньонообразному характеру долины с крутыми склонами, с узкими останцами террас, с порогами и перекатами в русле, с водопадами, с небольшой мощностью аллювиальных отложений, обычно более грубого состава.

Разрушение берегов эрозионными процессами определяется составом и состоянием размываемых пород, экспозицией береговых склонов, конфигурацией русла реки и характером локальных (блоковых) неотектонических движений. Особенно интенсивно, иногда с высокой скоростью, разрушение берегов происходит в период половодий и паводков, когда скорость размыва местами достигает нескольких десятков метров за сезон.

В долине р.Оби поймы, сложенные талыми песками и супесями, разрушаются со скоростью до 33 м/год, при глинистом составе отложений скорость размыва уменьшается до а на отдельных участках — до 3 м/год. Скорость размыва первой террасы составляет для песков 20-24 м/год, а для переслаивания песков и суглинков — 5-15 м/год. Склоны более древних террас размываются со скоростью от 0,5 м до нескольких метров в год.

На севере Русской равнины на некоторых участках крупных рек скорость размыва берегов достигает м/год, в южной половине ее в долинах Волги, Днепра, Дона средние скорости размыва берегов составляют 12-20 м/год, на вогнутых малоустойчивых берегах — до 25 м/год.
Большая скорость размыва террасовых комплексов, территории которых активно используются человеком, мешает нормальной жизни и приводит к значительному материальному ущербу. В зону разрушений попадают трассы шоссейных и железных дорог, линии связи и электропередач, газо- и нефтепроводы, промышленные сооружения и жилые дома, сельскохозяйственные угодья, сады и огороды.

Суффозия

Под суффозией понимается процесс механического выноса тонко-дисперсной части пород из грунтовой толщи. Чаще всего эти процессы приурочены к тонко- и мелкозернистым пескам и особенно к лессам, обладающим низкой сопротивляемостью эрозионному воздействию подземных вод. Развитие суффозии связано с интенсивной инфильтрацией поверхностных вод или действием больших скоростей движения фильтрационного потока в условиях расчлененного рельефа, обычно вдоль террасовых уступов к реке, по бортам оврагов. Это приводит к образованию каналов, полостей и поверхностных провальных воронок.

Суффозионные процессы развиты в Поволжье, Красноярске, Средней Азии. В дельтах Амударьи и Сырдарьи поверхностные провальные воронки в лессовых породах имеют размеры от 0,3×1 м (глубина 0,1-0,15 м) до 4×6 м (глубина 2 м); размер пещер достигает 6×28 м (глубина 3 м). Иногда провальные воронки смыкаются и образуются «провальные овраги». Близко расположенные воронки соединяются горизонтальными ходами с образованием целых полей. Площадь таких полей на восточном побережье Сарыкамышского озера достигает десятков квадратных километров, а коэффициент пораженности изменяется от до 0,60. В долинах рек Гульбиота и Иляк в лессовых породах среднечетвертичного возраста протяженность крупных пустот достигает 400 м. Глубина пораженности суффозионны-ми процессами — до 30 м.

Суффозия изменяет водопроницаемость пород, поэтому может вызвать большие притоки воды в котлованы, подземные выработки, может привести к потерям воды из ирригационных сооружений и водохранилищ, создать критические ситуации, связанные с устойчивостью плотин в боковых примыканиях и в основании. Большой ущерб от суффозии может быть связан со значительными неравномерными осадками зданий и сооружений, их деформацией и даже разрушением при образовании подземных пустот.

Процессы суффозии развиваются медленно в течение нескольких или десятков лет. Они чаще имеют локальное, реже региональное развитие.

Пучение

Этот процесс обусловлен способностью воды или рыхлых влажных отложений увеличивать свой объем при промерзании. Сезонное пучение может развиться везде, где происходит промерзание пород; многолетнее — приурочено к территории криолитозоны. Многолетний процесс пучения приводит к формированию специфических ландшафтов путем выпучивания каменного материала из элювиально-делювиальных отложений и образования «каменных россыпей», «каменных морей», а на пологих склонах — «каменных потоков» и т.д. Наложение на процесс выпучивания каменного материала морозобойного и диагенетического растрескивания приводит к образованию специфических структурных форм в виде «сортированных полигонов», где суглинистое ядро диаметром 0,5-0,8 м обложено бордюром из щебня шириной 0,2-0,4 м, «пятен-медальонов» и др.

Специфические мерзлотные формы микрорельефа формируются при многолетнем промерзании дисперсных отложений в виде бугров пучения. Вблизи южной границы области многолетнемерзлых пород европейского Севера России и Западной Сибири, а также в отдельных районах Средней и Восточной Сибири образуются миграционные бугры пучения, часто приуроченные к участкам развития торфяников. Они возникают в результате накопления сегрегационного льда вследствие миграции влаги под влиянием градиентов температуры и влажности обычно при новообразовании мерзлых толщ. Такие многолетние миграционные бугры пучения с поверхности сложены торфяниками, разбитыми трещинами или системой полигонально-жильных льдов, а в — высокольдистыми (40-60%) породами пылеватого супесчаного или суглинистого состава. Высота бугров пучения до 3 м, иногда 4-8 м, а размеры в основании от трех до нескольких десятков и даже сотен метров.

В Центральной Якутии, на арктических Приморских низменностях Северо-Востока России и Северной Америки многолетние бугры пучения, так называемые «булгуняхи», или «пинго», образуются путем передвижения воды под действием гидростатического давления, развивающегося в закрытых системах при их промерзании, чаще всего при промерзании таликов под термокарстовыми озерами. Ядро булгуняхов состоит из инъекционного льда, с поверхности они обычно разбиты системой радиальных и концентрических трещин. Размер булгуняхов зависит от количества воды в замкнутой системе, высота их может достигать 30-60 м, а размер в основании -до 200 м. Рост булгуняхов продолжается в течение длительного периода времени — от нескольких десятков до нескольких сотен лет.

Еще одной разновидностью бугров пучения являются гидролакколиты, образующиеся в местах разгрузки различных напорных вод, но они относятся к недолго-живущим образованиям, которые периодически разрушаются и возникают вновь.

Образование сезонных бугров пучения происходит вследствие промерзания пород сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев. Особенно широко они развиты в центральной и южной частях зоны практически сплошного развития многолет-немерзлых пород, где температура пород не ниже -6.. .-7°С. В буграх пучения отмечаются крупные линзы сегрегационного льда, размеры которых в диаметре изменяются от первых метров до 10-30 м в диаметре, мощность не превышает 1,5 м. Высота сезонных бугров пучения от см до м, а ширина — от 1 до 6 м. С сезонными буграми пучения связано формирование бугристого микрорельефа. На Ямале, на Рыданском п-ове развиты выпукло-вершинные мезоформы рельефа высотой до 2 м, диаметром первые метры, реже десятки метров, которые со всех сторон изолированы понижениями.

Процессы пучения изменяют условия жизнедеятельности растительности, животных и человека, создают угрозу для инженерных сооружений. Они приводят к выпиранию столбов из земли и нарушению линий связи, свай в основании фундаментов строений и соответственно их деформации. При этом следует учитывать, что особую опасность представляют не абсолютное значение деформаций пучения, а неравномерность пучения по площади. Значительный ущерб однолетние бугры пучения приносят дорогам, аэродромам. С многолетними буграми пучения связано активное развитие термокарстовых процессов. По времени действия процессы пучения относятся в основном к кратковременным (эпизодическим), которые в пространстве имеют локальное развитие.

Наледеобразование

Наледями принято называть ледяные тела разной площади, мощности и формы, формирующиеся в результате многократного излияния и замерзания природных речных и подземных, иногда техногенных вод на поверхность. Излияние вод происходит под действием гидродинамического давления, которое возникает за счет сужения живого сечения потоков в результате зимнего промерзания водоносных пород или озер и озерных таликов.

Наледи характерны для районов с суровым, резкоконтинентальным климатом, с холодными малоснежными зимами, с большим количеством подземных вод, залегающих близко к поверхности. Особенно благоприятны горно-складчатые районы, где широко распространены грубообломочные породы, многочисленные источники трещинно-жильньгх, карстовых и других типов вод. Например, в Верхо-янско-Колымской горно-складчатой стране насчитано около 10 тыс. наледей, об-щая площадь которых составляет около 10 тыс. км2. Нередко наледи образуют ледяные массивы площадью до 100 км2 и более. Так, Момская наледь сопоставима по размерам с ледником Федченко на Памире. В наледях Евро-Азиатского материка аккумулируется более 100 км3 воды, а их площадь составляет около 0,5% всей площади с многолетней мерзлотой. Чаще всего наледи распространены в долинах рек, многие из них приурочены к тектоническим разломам.

Наледи обладают большой разрушительной силой. Особенно большой вред они приносят автомобильным и железным дорогам. Слой льда перекрывает дорожное полотно и осложняет движение транспорта в течение всего зимнего периода. Различные инженерные сооружения, особенно мостовые переходы, попадающие в зону действия наледей, могут быть частично или полностью разрушены. Известны случаи разрушения наледями жилых домов за счет деградации под ними мерзлых пород и вскрытия напорных подземных вод.

Наряду с негативным воздействием наледей на растительность и инженерные сооружения и опосредованным влиянием на человека, необходимо отметить и их позитивную экологическую роль с ресурсных позиций. Наледи являются аккумуляторами больших объемов пресных вод и выполняют функцию регулирования поверхностного стока за счет постепенной сезонной (летней) сработки накопленных запасов воды и обеспечения определенного гидрологического режима рек и озер. Одновременно наледи являются важнейшей предпосылкой для положительного решения вопросов целевого водоснабжения. Как пишут В.А.Афанасенко и для животного мира наледь — это спасение от назойливого гнуса.

 

Здесь всегда прохладно, а солевые выцветы за счет химического выветривания боковых пород — естественные солонцы для животных. Наледи — постоянные пути миграции оленьих стад.

С образованием наледей связано формирование своеобразных форм рельефа -«наледные поляны», которые, сливаясь вследствие многолетней миграции наледей, образуют «наледные долины». Сама наледь местами покрыта сетью трещин, огромными воронками с провалами во льду, с ледяными карнизами и мостами в трещинных полях, каньонами во льду и системой мелких надледных озер и ручейков.

Наледи являются кратковременно действующими эпизодическими процессами. В Восточной Сибири их образование происходит с ноября по апрель, особенно интенсивно — в январе-феврале, в мае-июне они обычно тают. По площади действия их можно отнести к локальным процессам, поскольку протяженность отдельной наледи не превышает нескольких десятков километров.

Морозобойное растрескивание пород и формирование полигонально-жильных структур

Это один из наиболее распространенных геокриологических процессов в области развития многолетнемерзлых пород и глубокого сезонного промерзания грунтовых толщ. Криогенное трещинообразование обусловлено действием напряжения, которое возникает в массиве мерзлой породы вследствие его сжатия при охлаждении. Оно обычно сопровождается образованием полигонально-жильных структур четырех типов: изначально грунтовых жил, повторно-жильных льдов, первично-песчаных жил, псевдоморфоз по повторно-жильным льдам.
Влияние криогенного трещинообразования на состояние и устойчивость ин-женерных сооружений проявляется в растрескивании полотна городских улиц (трещины шириной 1-3 см и глубиной 40-50 см в зоне сезонного промерзания); растрескивании цоколей зданий, деформаций и разрывов подземных стальных трубопроводов в криолитозоне. В северном (низкотемпературном) типе растрескивания ширина ледяных жил достигает 3-4 м, а глубина 20-30 м и более. Кроме того, при определенных условиях процесс морозобойного растрескивания способствует развитию термоэрозии, термоденудационного разрушения и отступания береговых обрывов и стенок карьеров (до 7 м в год).
Криогенное трещинообразование можно отнести к кратковременным (циклическим) процессам, воздействующим на биоту и экосистему опосредованно через разрушение и деформацию инженерных сооружений или активизацию и развитие других опасных криогенных процессов.

Солифлюкция и сплывы

Эти процессы обусловлены вязкопластичным смещением оттаивающего тонкодисперсного материала вниз по склонам с отсутствием древесной растительности и избыточным переувлажнением пород сезонноот-таивающего слоя. Скорость смещения пород при солифлюкции покровного типа составляет порядка 2-10 см/год; на склонах крутизной до 15° солифлюкция, как правило, не приводит к образованию натечных форм рельефа.

Опасные проявления солифлюкции в виде сплывов связаны со смещением (течением) грунтов на территориях расположения трасс наземных магистральных трубопроводов, автомобильных и железных дорог, на бортах открытых горных выработок, участках расположения временных одноэтажных построек. Это быстротекущий циклично проявляющийся процесс, опосредованно влияющий (через деформацию инженерных сооружений) на комфортность проживания человека.

Оцените статью