Характеристика неблагоприятных геодинамических процессов, влияющих на состояние геологической среды и биосферу

На состояние геологической среды и верхней части геологического разреза в первую очередь оказывают влияние природные экологически неблагоприятные экзогенные и эндогенные процессы. К первым относятся склоновые гравитационные процессы, формирующие подвижные и закрепленные осыпи, оползни, крип, разнообразные процессы, происходящие в областях разви­тия многолетнемерзлых пород - в криолитозоне. Эти процессы экзогенной геодинамики создают поля разви­тия неблагоприятных в экологическом отношении обра­зований: крупнообломочных и щебенчатых отложений, скальных выходов и уступов и др.

Проявлениями экологически неблагоприятных эндо­генных процессов являются зоны сейсмичности и сейс­моактивные разрывные нарушения, современный вулканизм и сопутствующая ему сольфатарно-фумарольная деятельность.

Экзогенные и эндогенные процессы часто взаимо­связаны друг с другом и причинно обусловлены. Так, землетрясения являются причиной опасных гравитационных процессов.

4.1. Гравитационные процессы. Гравитационные процессы выражаются в переме­щении горных пород под действием силы тяжести из возвышенных участков рельефа в пониженные. Часто их называют склоновыми, так как они проявляются на склонах гор, крутых берегах морей, речных долин. Горные породы, находящиеся на поверхности земли в устойчивом положении, в ряде случаев легко могут быть выведены из состояния равновесия. Причиной нару­шения равновесия могут служить землетрясения, подмыв склонов при боковой эрозии, абразии, работа подземных вод, антропогенная деятельность. Их движению способ­ствуют также выветривание, перемещение воздушных масс ит.д.

Отложения, образующиеся в результате гравитаци­онного перемещения, называют коллювием. Они состоят из разнообразных по размеру обломков горных пород: глыб, щебня, песков, алевритов, глинистых частиц. Современные коллювиальные отложения обычно рыхлые или слабосцементированные.

Гравитационные перемещения совершаются либо быстро, практически мгновенно (катастрофически), либо медленно. К ним относят провалы, обвалы, камнепады, оползни, осыпи.

Провалы возникают при наличии в горных породах подземных пустот, полостей, зон повышенной трещиноватости. Нависающие над этими полостями породы испытывают проседание и обрушение под действием силы тяжести. Провалы сводов подземных пустот часто происходят на глаза у людей.

Непосредственной причиной провалов часто являются землетрясения. Во время землетрясения 1868 г. в Чили в провальной котловине оказался город Кантакчи. Во время землетрясения 1862 г. в Прибайкалье под уровень вод озера Байкал опустился участок Цыганской степи площадью 100 км², образовав залив Провал глубиной 8 м.

Часто случаются провалы в неглубокозалегающие карстовые пещеры, а также в заброшенные подземные горные выработки. В 1939 г. в Татарии возник Акташский провал. Свод карстовой полости провалился под тяже­стью трактора, пахавшего поле. В результате образо­валась "шахта" глубиной 52 м с овальным отверстием диаметром 4 м. Через 10 лет отверстие расширилось из-за обвалов до 30 м.

Вследствие провалов на поверхности образуются ямы, колодцы, котловины. Глубина последних бывает иногда огромна. Так, в Японии после землетрясения 1923 г. дно залива Сагами опустилось на 300 - 400 м.

Обвалы развиваются на отвесных и крутых склонах, параллельно которым закладывается система трещин бортового отпора. Под действием физического выветривания трещины расширяются. Часть пород, отделенная от коренного массива, отклоняется в сторону склона, а затем под действием силы тяжести опрокидывается на поверхность склона, распадаясь на отдельные обломки.

Наиболее грандиозные обвалы связаны с землетря­сениями. Так, на Памире в 1911 г. обрушилась масса пород объемом 8 млрд т. Обломки перегородили р. Мургаб, образовав плотину высотой 600 м.

Разновидностью обвалов являются камнепады - отрыв и перемещение по склону вниз отдельных глыб и крупного щебня.

На крутых склонах, сложенных легковыветриваемыми породами, возникают осыпи - перемещающиеся по склону щебень и дресва, представляющие собой продукты физического выветривания.

Если склон сложен водоносными и водоупорными породами, в результате гравитационного перемещения части склона образуются оползни. В оползневых перемещениях могут участвовать крупные блоки твердых пород (блоковые оползни), отдельные глыбы (глыбовые оползни), менее прочные, сильнотрещиноватые породы, рыхлые коллювиальные, делювиальные отложения, почвы.

Масса грунта, отделившаяся от склона и медленно сползающая вниз по наклонной поверхности скольжения (ложе оползня), часто сохраняет монолитность (рис.). Последним оползень отличается от обвала, при котором оторвавшаяся масса скатывается сразу, распадаясь при этом на отдельные обломки, рассеивающиеся часто на большое расстояние друг от друга. Оползневые тела движутся по сравнению с обвальными значительно медленнее. Так, установлено, что крымские оползни перемещались в год на расстояние от 0,1 до 100 м. Это движение было неравномерным: фаза относительно быстрого движения сменялась медленными и даже длительного покоя.

Кроме ложа оползня выделяют также тело оползня - сползшую массу грунта, подошву оползня - его осно­вание, нижний край, представляющий выход поверхности скольжения у подножия склона или близ него. Объемы оползневых тел достигают грандиозных раз­меров. В Дагестане известны оползневые тела объемом более 200 млн. м³, смещенные на 2 км.

Иногда масса оползня вследствие различных внут­ренних и внешних сопротивлений подвергается при сползании деформации. Поверхность оползня может приобрести неправильно-бугристый вид - образуются оползневые бугры. Если тело оползня сложено глинистой водоупорной массой, то в его западинах могут за­стаиваться атмосферные воды, образуя небольшие бо­лотца в оползневых западинах. В местах развития оползней часто можно наблюдать очень характерное явление («пьяный лес»): стволы деревьев, произрастаю­щих на оползневых буграх, приобретают различный наклон.

Активизация оползневого процесса может быть свя­зана с боковой эрозией, абразией берегов. Дополни­тельные поступления воды в массив горных пород в период таяния снегов, ледников, после сильных и продолжительных дождей также активизируют процесс образования оползней. При землетрясениях возникают сейсмогенные оползни.

Деятельность человека вызывает появление антропо­генных оползней. Это неумеренный полив располо­женных по краю или вблизи водоразделов садов и огородов, спуск излишней воды по незакрепленным канавам, устройство поглощающих колодцев, образова­ние вблизи верхнего края косогора и на водоразделе всякого рода естественных и искусственных скоплений воды (озерки, болотца, запруды, образуемые иногда железнодорожной насыпью, и т.д.) - вообще все, что может вести к обильному просачиванию воды в грунт и к усилению деятельности грунтовых вод при благо­приятных гидрогеологических условиях.

В числе техногенных причин возникновения оползней также можно назвать следующие: подрезка склонов и устройство различных выемок; увеличение нагрузок на оползневые склоны в результате их застройки; уничто­жение растительного покрова; активизация динами­ческих нагрузок (удары, вибрация, работа транспорта и др.,) разрыхление пород в связи с проходкой подземных выработок.

На Воробьевых горах, в Филях - Кунцеве (Москва) массовые оползневые процессы отмечаются с периодичностью 9-11 лет. Активизация оползневых процессов зафиксирована здесь в 1962-63 гг., 1973-76 гг., 1983-1986 гг. Как раз на эти периоды приходятся и строительство филевской линии метро, и разрушение лифтовой галереи метромоста, который подрезает склон реки. Противооползневые мероприятия на правом, высоком (220 м) берегу Москвы-реки, которые все-таки здесь проводятся, замедлили оползневые процессы, но полностью их не предотвратили. Так, перемещения оползневых тел на Воробьевых горах отмечаются сегодня на протяжении 550-600 метров от бровки склона в сторону реки.

Оползни - бич национального хозяйства. В долинах рек это частое и широко распространенное явле­ние. Обычно они приурочены к высоким правобе­режным склонам, нередко подмываемым жмущейся к ним рекой и сложенным часто из рыхлых песчано-глинистых отложений, переслаиваемых или под­стилаемых водоупорными глинами. Особенно под­вержено оползням высокое побережье Волги в пределах Горьковской, Ульяновской и Саратовской областей. Оползни известны также в долине р. Оки, в долинах Дона, Днепра (у Киева) и во многих других местах. Помимо речных долин оползни могут развиваться и на морских берегах (берега Черного моря у Одессы) или на береговых склонах (оползни Крыма, Черноморского побережья Кавказа).

Оползни приводят к уничтожению сельскохозяй­ственных угодий, построек, мостов, дорог. В Саратове в 1884 г. оползнем на берегу Волги было уничтожено более 300 домов. Срочные дополнительные противооползневые мероприятия требуются в нижней части участка Коло­менское (Южный округ, г. Москва), где по склону проложены две ветки действующих Чертановских кана­лизационных коллекторов, аварийные выпуски которых предусмотрены в р. Москву. Разрыв коллектора диамет­ром 1400 мм уже имел место в конце 1978 г., что привело к загрязнению Борисовских прудов, куда на время ремонта коллектора был направлен сброс канализа­ционных вод. Разрывы другой ветки коллектора диа­метром 900 мм отмечались неоднократно. Построенные с опозданием (только в 1975 г.) и не в полном объеме противооползневые сооружения оказались неэффектив­ными и потребовали осуществления дополнительных мер - сооружения в русле реки перед набережной упорной призмы шириной 30 м и длиной 400 м.

В декабре 2000 г. на севере Португалии, в 300 км от Лиссабона из-за оползня, вызванного проливными дождями, произошла крупная железнодорожная авария -сошел с рельсов пассажирский поезд. Погиб машинист поезда, пятеро из шестидесяти пассажиров получили ранения.

Помимо вышеописанных явлений существуют и медленные гравитационные перемещения дезинтегри­рованных отложений, называемые крипом.

Выделяют глубинный крип - перемещение материала в глубь Земли и склоновый крип - перемещение материала вниз по склонам. Крип обусловлен уплотнением рыхлых пород - лесса, глины на глубине; образованием на глубине разуплотненного вещества вследствие таяния и замерзания воды (криогенный крип) или откачкой подземных вод, нефти, газа и т.д. (антропогенный крип). В результате крипа на поверхности рельефа образуются плоские блюдцеобразные котловины, оголяются склоны, возникают холмистые нагромождения коллювия у подножий склонов.

В 1996 г. на севере Орловской области началась активизация «оползневых процессов», полоса которых правильной дугой проходила через города Волхов, Мценск, Знаменское, Новосиль и Хомутовский район. Однако, судя по описанию болховских оползней, здесь, по-видимому, шло интенсивное «всасывание» дезинтег­рированного материала в большую котловину, связанное с антропогенным крипом. Летом 1999 г. вблизи болховских «оползней» можно было наблюдать постоянно осыпающуюся землю и даже слышать ее шуршание. К краю котловины местные жители подходить опасались - была опасность рухнуть вместе с осыпающейся землей прямо в глиняную жижу и утонуть в ней. На дне «оползня» образовались настоящие зыбучие пески, в которые, на глазах очевидцев, засосало бездомную собаку. Дома проваливались под землю с тихим скрипом, но очень медленно - так, что люди успевали покидать жилища. В результате крипа в г. Волхове было разрушено пять домов. Причин образования болховских «оползней» называлось много. Однако стоит заметить, что город в течение многих лет использовал подземные воды для местных нужд, до настоящего времени в городе действуют старинная водонапорная башня и водопровод времен Николая И.

4.2. Карстовые процессы. Геологическая среда и особенно верхняя часть гео­логического разреза являются областью активной циркуляции подземных вод, чему способствуют пористость, трещиноватость и водонасыщенность горных пород. Подземные воды определяют возникновение разнообразных форм и явлений, влияющих на характер эко­систем и хозяйственную деятельность человека. К та­ковым относятся в первую очередь различные карстовые и суффозионные формы, а также явления, протекающие в областях распространения многолетнемерзлых пород -криолитозоне.

Поверхностные карстовые формы образуются в тех случаях, когда растворимые горные породы - известняки, доломиты, мел, гипс, каменная соль - либо обнажаются на поверхности земли, либо неглубоко залегают под маломощным покровом рыхлых четвертичных отложений, контактирующих на глубине с водоупорными подстилающими породами (рис.). Циркулирующие на поверхности или внутри пород (по трещинам) воды, растворяют и уносят материал в виде раствора, нарушая связь между нерастворимыми или плохо растворимыми частицами. В результате возникают такие формы, как каровые поля, карстовые воронки и поноры, карстовые котловины, полья, колодцы, шахты и пропасти.

Каровыми полями называют обширные площади, по­крытые карами - неглубокими (от нескольких см до 1-2 м) углублениями рытвинообразной и дырообразной формы. Передвижение по ним очень утомительно и даже опасно.

Карстовые воронки имеют различные формы (кони­ческие, чаше- и блюдцеобразные) и размеры, дости­гающие 20-30 м глубины и первых сотен метров в поперечнике. На дне воронок располагаются верти­кальные, наклонные, реже горизонтальные ходы в виде щелей или колодцев - поноры. Иногда поноры образуются и непосредственно на поверхности в результате расширения стенок открытых трещин и узлов их пересечения. Через поноры поверхностные воды проникают в глубь пород.

Карстовые котловины - замкнутые понижения, возникающие в результате слияния карстовых воронок. Наиболее крупные из них - полья занимают обширные пло­щади в десятки и сотни км², достигая глубины многих десятков и сотен метров. Полья образуются главным об­разом в карстовых странах Балканского полуострова, на Ионических островах, на острове Ямайка, в горных обла­стях. Одно из наиболее крупных - Ливанское полье в Боснии (Балканский полуостров) занимает площадь 379 км².

Карстовые колодцы, шахты и пропасти формируются в результате дальнейшего расширения и углубления понор. Когда колодцы и шахты достигают нескольких сотен метров в глубину, они приобретают вид гранди­озных пропастей.

Поверхностные карстовые формы превращают терри­тории в труднопроходимые местности, непригодные для проведения механизированных сельскохозяйственных ра­бот и дорожного строительства. С этими формами свя­заны также периодически исчезающие озера, известные в Ивановской, Нижегородской, Вологодской и других областях. На дне таких озер располагаются карстовые воронки, поноры которых закупорены озерными осад­ками. Исчезновение озерных вод, вероятно, связано с всасыванием отложений в водопоглощающие поноры и с понижением уровня подземных вод.

Карстовые воронки на юге Московской области ис­пользуются населением для осушения болот и сырых лугов путем прокладки от обводненных участков дренажных канав к ближайшим понорам. Исследования в Тульской области показали, что в лощинах с карстовыми провалами луговые угодья отличаются от лощин без провалов лучшими качествами: поглощение поверх­ностных вод провалами предохраняет луговые угодья от заболачивания и эрозии. Однако часто население карстовых районов использует карстовые шахты и колодцы в целях... захоронения трупов павших домашних животных или как места для свалки бытовых отходов, что приводит к загрязнению карстовых источ­ников питьевой воды.

Подземные карстовые формы создаются подземными водами внутри растворимых горных пород. Они пред­ставлены в первую очередь карстовыми пещерами и каналами, широко развитыми в горах и равнинных областях. Пещеры состоят из системы горизонтальных, наклонных, вертикальных, часто ветвящихся каналов, переходящих в огромные залы и гроты. Причудливые очертания пещер и каналов обусловлены сочетания­ми трещин и неоднородностью состава карстующихся пород.

Наличие подземных карстовых полостей вызывает на поверхности образование правильных воронок и про­пастей.

Образование подземных карстовых пустот часто приводит к катастрофическим последствиям и явлениям. Основными из них являются: 1) просадки и провалы жилых зданий и хозяйственных сооружений, располо­женных над подземными полостями; 2) деформации же­лезнодорожного и автомобильного полотна, требующие переноса и восстановления значительных участков дороги; 3) утечки воды из искусственных водохранилищ; 4) обильные притоки карстовых подземных вод в горные выработки, используемые при разработке полезных ископаемых.

Очень важно в хозяйственной деятельности учитывать процессы, протекающие в областях распространения карстующихся пород. Пустые и унылые ландшафты известнякового карста горных стран Европейского Сре­диземноморья не всегда являлись такими.

Некоторые из этих территорий некогда были покрыты лесами, которые, замедляя и ослабляя поверхностный сток атмосферных вод, способствовали сохранности на крутых склонах почвенного слоя и коры выветривания коренных пород. Истребление лесной растительности на склонах гор привело к усиленной эрозии в рыхлых поверхностных образованиях. Последние были смыты и унесены, частично в подземные пустоты, в результате обнажились известняковые породы. Поверхность из­вестняков покрылась каровыми рытвинами, много­численными карстовыми воронками и превратилась в пространства, совершенно непригодные для сельскохозяйственного использования. В лучшем случае эти территории могут служить лишь скудным пастбищем для скота.

Печальными примерами недоучета особенностей карстующихся пород могут служить плотины Мария-Кристина, Монт-Хаке и Камаразе в Испании, плотина Сен-Гильельм-ле-Дезер во Франции, плотина Хэлс-Бар на р. Теннесси в США и др. Эти плотины оказались совсем неспособными держать воду: ее так много терялось из-за фильтрации, что приходилось затрачивать большие сред­ства на уплотнение грунта. Некоторые водохранилища из-за большой трещиноватости и водопроницаемости горных пород, слагающих берега, оставались совсем без воды. Иногда вследствие провалов кровли над подземными пустотами разрушению подвергались и сами плотины, удерживающие воду.

Зарегистрированы случаи деформации железнодорож­ного полотна и полной порчи его образовавшимися провалами над карстовыми подземными пустотами. Такие случаи отмечались в ряде мест на Московско-Курской, Пермской, Крымской ж.д. В 1927 г. из-за образовав­шегося огромного провала объемом в 8000 м³ на Уфимском карстовом косогоре, на длительное время было прекращено движение поездов и потребовались большие восстановительные работы.

В Москве незначительные провалы в карстовые полости периодически происходят под фундаментами жилых домов (Хорошевское шоссе, Новохорошевский проезд) и на проезжей части дорог (ул. Куусинена -1973 г., проспект Маршала Жукова - 1996 г.), а также неподалеку от промышленных предприятий. Глубина провалов достигает 5-8 метров, а иногда и больше. Существуют подземные карстовые пустоты в районе ТЭЦ-16, хладокомбината № 7, использующего в производстве цинк и аммиак. Аварии на подобных предприятиях чреваты экологическими катастрофами.

В 80-е г. при строительстве новых домов в особо опасных районах решили устанавливать противокарстовую защиту - перекрывали сильно закарстованные участки сплошной железобетонной плитой. Это сняло часть проблем. Так, в мае 1987 г. на улице Маршала Тухачевского вблизи дома № 17 появилось ворон­кообразное углубление с рваными краями диаметром 15 м и глубиной около 2 м. Однако, благодаря такой защитной плите, дом не получил повреждений.

Приток подземных вод из водоносных карстовых горизонтов в подземные выработки (шахты, штольни), нередко внезапный прорыв вод могут угрожать жизни шахтеров. Классическим примером этих неприятных явлений может служить Кизеловское каменноугольное месторождение на Урале, где разрабатываемые пласты угля залегают под закарстованными известняками и доломитами.

4.3. Суффозионные процессы. Суффозионные западинные формы рельефа образуют­ся в основном в рыхлых песчано-глинистых и лессовых толщах, из которых происходит значительный механи­ческий вынос подземными водами твердых частиц. Материал переносится в подстилающие закарстованные горные породы, в результате чего на поверхности возникают провальные формы, напоминающие карстовые, - суффозионный карст (такие образования еще называют ложным карстом, псевдокарстом). Механический вынос твердых частиц циркулирующими по трещинам водами играет главную роль в образовании подобных полых форм. Этому процессу подвергаются породы в основном обломочного происхождения - песчаники, конгломераты, брекчии, глинистые породы. На выходах подземных вод на склонах речных долин образуются небольшие полу­круглые выемки - суффозионные цирки.

Суффозионные процессы в определенной геологиче­ской обстановке активизируются при прорыве залегаю­щих на глубине водопроводных, канализационных, тепловых коммуникаций. Образующиеся при этом пустоты приводят к возникновению провалов, наносящих значи­тельный материальный ущерб и приводящих к техногенным катастрофам. Так, ночью 14 мая 1998 г. в Москве, на ул. Б. Дмитровка, в результате прорыва водопроводной трубы возникла провальная суффозионная воронка, куда оказались затянутыми легковой автомобиль марки "Джип" и часть жилого дома. Только случайно обошлось без человеческих жертв.

4.4. Криогенные (мерзлотно-геологические) процессы широко проявляются в криолитозоне, характеризую­щейся мерзлым состоянием горных пород из-за присутствия в них льда. Лед заключен в порах и трещинах. Область постоянно мерзлых горных пород и грунтов (криолитозона) приурочена к высоким заполярным и субполярным широтам обоих полушарий (рис.).

В Северном полушарии, где широко развиты пространства суши и обусловленные этим конти­нентальные условия климата, она простирается далеко к югу, захватывая не только таежную зону, но и проникая отчасти даже в зону степей (Забайкалье и Монголия). Данные бурения шельфа моря Лаптевых и Бофорта свидетельствуют о том, что многолетнемерзлые породы развиты под большим слоем воды и осадков на удалении от берега 50-80 км [29].

Выше многолетнемерзлых горных пород залегает по­верхностный слой, промерзающий зимой и оттаивающий летом, который называется деятельным слоем. В весенне-летнее время он оттаивает на глубину от нескольких см до 1,5-2 м. Летом деятельный слой целиком насыщен водой или содержит воду над постоянно мерзлыми слоями (вечной мерзлотой), являющимися по отношению к ней водоупором. Это так называемые н адмерзлотные воды. Мощность деятельного слоя имеет большое практическое значение при возведении различных построек в районах многолетней мерзлоты и при учете сельскохозяйственных возможностей территорий.

Осложнения при всякого рода строительствах на мерзлых грунтах заключаются в деформациях поверх­ности, возникающих из-за нарушения температурного режима грунтов и фазовых изменений содержащейся в них влаги, приводящих к изменению объема грунтов. Другие трудности возникают в связи с водоснабжением населенных пунктов, поскольку подземные воды находятся здесь большей частью в мерзлом, а значит, в неподвижном состоянии.

Под толщей многолетнемерзлых пород циркулируют подмерзлотные напорные воды, находящиеся вне сферы влияния климатических условий. В толще вечной мерз­лоты в виде линз могут залегать также межмерзлотные и внутримерзлотные воды, образование которых связано с неравномерным распределением температур в самих многолетнемерзлых породах. Участки талого грунта, к которым они приурочены, носят название таликов.

Ограниченные по протяженности талики развиты под более многоводными реками и большими и глубокими озерами, а также в местах выхода на поверхность подмерзлотных вод в виде источников. Многолетнемерзлая толща в местах развития таликов оказывается как бы разорванной. Талики имеют большое гидрогеологическое значение, так как через них происходит взаимосвязь поверхностных и глубинных вод. Межмерзлотные и внутримерзлотные воды могут так же, как и подмерзлотные воды, приобретать напорные свойства. Напор обычно возникает осенью и зимой во время промерзания деятельного слоя и таликов, когда участки, насыщенные водой, постепенно сжимаются замерзающими и увеличивающимися в объеме окружающими грунтами.

К наиболее неблагоприятным в экологическом отно­шении криогенным процессам относят термокарст, образование наледей и бугров пучения, солифлюкцию.

Термокарст (т.е. температурный карст) представляет собой процесс таяния подземных льдов или рыхлых пород, насыщенных льдом, сопровождающийся проседанием и провалами поверхности земли и образованием отрицательных форм рельефа. В результате образуются термокарстовые понижения в виде "блюдец" протаивания, западин и котловин, часто округлой формы и глубиной от 8-12 до 20-30 м.

В случае существования поверхностного стока воды, образующейся при вытаивании льда, возникает сухое термокарстовое понижение и процесс вытаивания подземных льдов приостанавливается. Он может эпизоди­чески возобновляться в наиболее теплые годы.

При отсутствии стока в понижениях возникают тер­мокарстовые озера. Вода такого озера, благодаря отно­сительно высокой температуре, способствует дальнейшему развитию процесса и приводит к прогрессирую­щему углублению озера.

Наледи (якут. - «тарын») образуются в зимнее время, при господстве сильных (до -30, -40°С) морозов, в результате многократного излияния на поверхность речных, надмерзлотных и межмерзлотных вод и их послойного промерзания. Описываемое гидрологическое явление широко распространено в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Название «наледь» относится не только к самому процессу излияния воды, но и к сформированной ледяной массе. Крайне распространены речные наледи, образование которых сопровождается постепенным промерзанием рек. Сужение живого сечения русла приводит к возникновению значительного напора подледной воды, которая, находя ослабленные участки, прорывается на поверхность и растекается по ней. Такой прорыв речных вод сначала снижает напор, но продолжающееся промерзание и дальнейшее сужение русла реки могут вызвать новый прорыв воды на поверхность.

Кроме того, возникновение ключевых наледей мо­жет быть связано и с излияниями напорных надмерзлотных и подмерзлотных вод. При замерзании деятельного слоя незамерзшая вода, заключенная между многолетней мерзлотой и уже промерзшей верхней частью слоя, приобретает напор, в результате чего она вырывается на поверхность и образует ключевую наледь. Наледи из подмерзлотных вод, имея постоянный ис­точник питания (восходящие источники), действуют и растут в течение всей зимы и могут достигать огромных размеров.

Огромными ключевыми наледями, питаемыми мощными выходами подмерзлотных вод, изобилуют верховья р. Индигирки. Гигантские наледи ключевого происхождения известны также на севере Аляски. Подавляющее число ключевых наледей образуется на «солнцепеке», т.е. на склонах южной экспозиции.

Толщина наледей колеблется от десятков см до 7-10 м. Площадь их может занимать десятки квадратных километров. Летом большинство наледей растаивает, но некоторые, наиболее мощные, сохраняются все лето до следующей зимы. Примечательно, что поздно тающие наледи, оказывая охлаждающее влияние на прилегающие слои воздуха, создают над наледью и на небольшом расстоянии за ее пределами особый микроклимат: развитие растительности здесь задерживается, и все фазы жизни растений - цветение, плодоношение, созревание семян - запаздывают.

Деятельность человека очень часто становится при­чиной образования наледей даже там, где они в естественных условиях не могли бы возникнуть. Всякая постройка в зоне многолетней мерзлоты способствует утеплению грунта, который не промерзает в зимнее время. Тем самым создаются места для прорыва на поверхность находящихся под напором поземных вод. Следствием является излияние этих вод и образование наледи в подвальных и нижних этажах жилых и хозяйственных помещений, сопровождающееся разруше­нием полов и даже стен в постройках. Внезапные прорывы наледных бугров могут причинить серьезные ушибы и ранения и даже вызвать смерть людей, случайно оказавшихся возле такого бугра. Для предупреждения прорыва иногда прибегают к проламыванию свода наледного бугра, из которого фонтанами начинает вырываться вода.

Особенно большие помехи создают наледи для транспорта. В узких долинах, заливаемых наледной водой во всю ширину, при образовании наледи, пока вода еще не промерзла, проезд часто бывает совершенно не­возможен: выступившая вода, смешанная со снегом, намерзает на ногах лошадей, на полозьях саней и пр. Замерзшая наледь своей бугристой и скользкой поверх­ностью создает большие трудности для передвижения. Наледь, возникшая на полотне железной дороги, может совершенно перекрыть рельсы. Речные наледи, возни­кающие вблизи мостов и других сооружений, угрожают им разрушением и т.д.

Бугры вспучивания (бугры пучения). Не всегда при начавшемся зимнем промерзании грунта напорные воды водоносного горизонта выходят на дневную поверхность. Часто они, не найдя выхода на поверхность, припод­нимают и вспучивают в виде бугра верхний мерзлый слой почвы и грунта, образуя так называемые бугры грунтовых наледей. Бугры грунтовых наледей образуются также и при сезонном промерзании влажных или насыщенных водой пород таликов. Рост бугра в высоту продолжается, постепенно замедляясь, до тех пор, пока сопротивление приподнятых слоев не уравновесит напор поступающей воды. Часто из бугра через трещину в его вершинной части вырывается фонтан воды, которая, разливаясь замерзает вокруг бугра в виде наледи. Бугры грунтовых наледей разрушаются в ближайшее лето при таянии их ледяного ядра.

В Сибири и в Северной Америке известны также многолетние бугры вспучивания - гидролакколиты («булгунняхи» якутов, «пинго» эскимосов) - с ледяным ядром, из которых излияния воды на поверхность не происходит. Увеличение их объема при образовании льда также приводит к поднятию поверхностного слоя. Последующие промерзания в течение ряда лет формируют крупные гидролакколиты в форме округлых или овальных куполообразных холмов с довольно крутыми (40-50°) склонами и слегка приплюснутой вершиной, с ледяными ядрами. Такие холмы часто поднимаются среди идеально равнинных пространств тундры. Размеры гидролакколитов достигают 100-200 м в поперечнике и 30-60 м высоты. Они характеризуются продолжительным существованием: их рост длится десятки и, может быть, сотни лет, и также медленно происходит их разрушение.

Негативные последствия, связанные с образованием и ростом в грунтах криогенных трещин и наледных бугров проявляются спустя несколько лет после начала их роста. Так, например, деформация дорожных и аэродромных покрытий вследствие растрескивания расчищаемых от снега поверхностей и роста в трещинах жильного льда начинается через 5-7 лет после появления самих трещин. Изучение процесса криогенного растрескивания и обра­зования наледных бугров проводилось в 1986-1990 гг. на аэродроме пос. Амдерма (северо-восток Европейской части СНГ). Первоначально ровная поверхность бетон­ного покрытия взлетно-посадочной полосы за 30 лет службы аэродрома была вся разбита сетью криогенных трещин, а растепление многолетнемерзлых пород нарушило гидрологический и гидрогеологический режи­мы грунтов. В Якутске, массовая застройка которого проходила в 60-70-е гг., сегодня разрушаются («плывут») фундаменты многих зданий.

Солифлюкцией называют процесс медленного оплы­вания и вязкого течения на склонах деятельного слоя.

Солифлюкция имеет характер простого вязкого течения переувлажненных поверхностных образований глинисто­го состава, происходящего под непосредственным дей­ствием силы тяжести. Скорость солифлюкционного пе­ремещения пород вниз по склону достигает нескольких сантиметров в год. Развитию солифлюкции способствуют супесчано-суглинистые отложения, их высокая влажность и уклоны поверхности рельефа от 3 до 15°, обеспечи­вающие течение увлажненных пород. В ходе солифлюк­ции происходит формирование из стекающей толщи солифлюкционных потоков (языков) различной протяжен­ности и ширины, а также солифлюкционных террас. В результате солифлюкции склоны гор приобретают весьма своеобразный вид - на их поверхности образуются гирлянды из хаотично расположенных фестончатых оплывших уступов, которые очень затрудняют в мар­шрутах продвижение к водоразделу.

С горных склонов значительной крутизны (до 40-45°) происходит перемещение и беспорядочное нагромож­дение глыбового каменного материала, как правило приуроченное к днищам небольших ложбин. Каменные россыпи - грубые продукты физического выветривания покрывают более пологие участки склонов в виде «ка­менных морей» на больших пространствах или же спускаются по крутым склонам вниз в виде отдельных полос - «каменных рек», «каменных потоков». Такие каменные потоки называют курумами (тюрк.). Длина курумов колеблется от десятков метров до 1-1,5 км.

Образованию и движению курумов способствуют фи­зическое, преимущественно морозное выветривание скальных пород, последующее вымывание щебнисто-дрес-вяного материала, заполняющего промежутки между крупными глыбами, и замерзание воды в образовавшихся пустотах в виде гольцевого льда. При подтаивании гольцевого льда происходит переувлажнение под­стилающих пород, что может вызвать перемещение всей массы глыб.

Любые хозяйственные мероприятия, проводимые в криолитозоне, нарушают установившийся режим вечной мерзлоты и приводят к оттаиванию многолетнемерзлых пород и возникновению разжиженных масс грунта. Это, в свою очередь, вызывает деформацию сооружений, вплоть до их полного разрушения.

Растепление многолетнемерзлых пород происходит также в процессе бурения скважин. В результате таяния подземных льдов породы вблизи скважины переходят в вязкотекучее состояние. В стволе скважины образуются крупные полости, учащаются обвалы пород, что обуслов­ливает частые аварийные ситуации.

В пределах арктического шельфа встречаются мерзлые породы, залегающие непосредственно у поверхности океанического дна. Транспортировка теплой нефти или газа по трубопроводам может вызывать оттаивание ме­дальонов многолетней мерзлоты, что в свою очередь, при­ведет к неоднородным просадкам дна и неравномерным деформациям самих трубопроводов. Вредные последствия этого процесса для окружающей среду очевидны, значительны затраты на восстановительные работы под водой.

5. Экологическое значение процессов эндогенной геодинамики –