Владимир Хромовских - Каменный дракон

• Название: Каменный дракон
• Автор: Владимир Хромовских
• Издательство: Мысль
• Жанр: Природа и животные
• Год: 1984

Популярно рассказывается об уникальных явлениях природы: обвалах, оползнях, лавинах, возникающих главным образом при землетрясениях. Сведения о них поучительны для всех, кто живет в гористых местностях, особенно подверженных землетрясениям, или нарушает своей деятельностью устойчивость склонов.

Факты, приведенные в книге, свидетельствуют о роли обвально-оползневых процессов в преобразовании поверхности нашей планеты и содержат данные для выработки мер защиты от их губительных последствий.

---

Наступление на морские глубины идет сейчас широким фронтом. Мексиканские ученые на дне океана у берегов штатов Нижняя Калифорния, Веракрус, Кинта-на-Роо и др. обнаружили гигантские месторождения металлических руд. Только вблизи Тихоокеанского побережья найдены залежи железной руды, исчисляемые 232 млрд т.

Глубины океана, так же как и горы, манят людей. Немало интересного имеется там и для всякого рода романтиков моря и искателей приключений. Уже давно и не безуспешно работают многочисленные экспедиции по подъему с морского дна сказочных богатств, награбленных во времена конкисты у многострадальных индейцев Америки и хранящихся в трюмах затонувших кораблей. Недавно создана компания по подъему с океанского дна печально известного «Титаника». Множество и других судов поглощено морской пучиной. Нередко они представляют громадную историческую ценность и сущий клад для археологов. Надо спешить. Не только обычная седиментация, но и подводные оползни и турбидитные потоки покрывают слоем осадков кладбища погибших кораблей. Но надо проявлять и максимальную осторожность, основанную на знании мест, условий зарождения и путей следования субаквальных селей. Подводные аппараты, будь то научно-исследовательские или иные суда, глубоководные драги, стальные ноги-опоры буровых вышек и эстакад, всякого рода трубопроводы и другие коммуникационные сооружения, — все их надо обезопасить или расположить так, чтобы вывести из-под ударов турбидитных потоков. И если сегодня они рвут лишь телефонные кабели и не причиняют иного вреда, то только потому, что слишком мала пока сфера нашего вторжения в необозримые просторы морей и океанов.

Часть II Склоновые смещения, вызванные человеческой деятельностью (антропогенные)

Великий оползень Канады

В 1903 г. небольшой шахтерский городок Франк в горном массиве провинции Альберта в Канаде пережил трагедию, ставшую поучительной для людей, нарушающих своей деятельностью устойчивость горных склонов.

Франк расположен в долине р. Кроузнест, у самого подножия горы Тартл. 29 апреля вершина горы Тартл по описанным ниже причинам сдвинулась и с высоты около 900 м ринулась вниз, на город. Площадь, на которой произошел срыв пачки известняков, составила почти 1,5 км2, а толщина оползневого тела достигала 120–150 м. Около 30 млн. м3 скальных пород пронеслось вниз по склону со скоростью 160 км/ч. Они покрыли расстояние в 3,5 км от стенки отрыва. Стремительно сместившись со склона, оползень в виде скально-земляного вала шириной по фронту до 2,5 км и высотой до 30 м обрушился в долину р. Кроузнест. Часть г. Франк была погребена под оползневой массой вместе с 70 жителями. 16 шахтеров, работавших в шахтах, были завалены сдвинувшейся породой и чудом спаслись, прокопав себе путь в слоях мягкого угля. Было уничтожено более 2 км железной дороги «Воронье гнездо». Пройдя по днищу около 1,5 км, передовая часть оползня накатилась на крутой противоположный склон, поднявшись вверх по нему на высоту до 95 м. Сюда были заброшены обломки пород размером с крупный двухэтажный дом. В основном же оползневая масса состояла из обломков величиной от 30 см до 1,5 м в поперечнике с равномерным распределением в этой массе блоков с поперечником в 3 м, причем обломки и блоки имели четкие угловатые грани без всяких признаков сглаживания или истирания во время перемещения, что говорит о том, что здесь произошел типичный оползень, а не обвал. Давая объяснение этому явлению, Макконелл и Брок пишут, что «движение горных масс напоминало движение вязкой жидкости», когда большая часть материала была перенесена без истирания, таким образом, что даже мох и растительность сохранились на поверхности блоков, а внутри оползня находили целые стволы деревьев.

Смещение оползня сопровождалось сильным взрывом сжатого воздуха, проникшего даже в угольные шахты. На поверхности долины этот взрыв сорвал с деревьев ветви и листья, а грязь и мелкую породу разбрызгал далеко впереди оползня. Шум от взрыва напоминал «шум выходящего пара при высоком давлении». Воздушная волна в отдельных случаях срывала и переносила на несколько метров сооружения, дома и людей без нанесения им какого-либо ущерба.

Таким образом, высокая скорость и текучесть оползня, его способность подниматься вверх по противоположному склону объясняются наличием подушки сжатого воздуха, пойманного в ловушку на первых этапах смещения скальных пород. После высвобождения воздуха угловатые блоки слились в единую массу, уже не способную «течь» по ровному или слабовсхолмленному днищу долины на значительное расстояние. Они покрыли площадь более чем в 2 км2, образовав типичный валозападинный рельеф. От подножия горы Тартл оползень Франк отделен мелким озером шириной 45 м, образовавшимся в результате подпруживания р. Кроузнест и впоследствии спущенного. Поверхность оползня поднимается почти на 100 м в направлении к его дистальному краю, удаленному от озера на 1,7 км. Пройдя такое расстояние, фронтальная часть оползня, взметнувшись на склон, перевалила через уступ, сложенный песчаниками и конгломератами, и, вздыбившись, застыла в виде острого гребня, не окаймленного «разбросанными изолированными блоками, как это бывает при обычных обвалах».

Каковы же причины, вызвавшие оползень Франк? Можно ли было его предвидеть и избежать гибели людей?

Исчерпывающие ответы на эти вопросы были даны специальной комиссией, тщательно изучившей район оползня. Исследователи пришли к выводу, что гора Тартл обладает рядом особенностей, которые в совокупности создают неповторимую более в горном массиве Альберта или даже во всей Британской Колумбии ситуацию, способствующую возникновению оползней.

Гора Тартл представляет собой эрозионный останец палеозойских известняков с очень крутым восточным склоном. Наклон земной поверхности достигает здесь 67° на высоте 2100 м и 52–61° на более низких отметках. По существу верхняя часть горы нависает над склонами, что хорошо видно на рис. с. 102. По расчетам, критический угол любой плоскости срезывания в теле горы составляет 32°. Блок пород, подсеченный плоскостью с таким или большим углом наклона, становится неустойчивым и неминуемо должен соскользнуть вниз, особенно при наличии других условий, способствующих этому, о чем речь ниже.

Геологическое строение горы Тартл не является уникальным, но также благоприятствует возникновению оползней. Дело в том, что массив известняков надвинут здесь на крыло синклинальной складки, сложенной мезозойскими сланцами, песчаниками и угольными пластами. В отличие от других описанных случаев[20] пласты здесь наклонены не вдоль склона, а внутрь горы Тартл под углом 50–65°. Поэтому оползание по напластованию здесь совершенно исключается. Массив известняков расчленен многочисленными трещинами на мелкие блоки, а в его нижней части, у основания склона, возникли мощные зоны смятия.

На рисунке видно, как крутонаклоненные вдоль склона тектонические трещины рассекают массив известняков и создают идеальные плоскости для оползания блоков, которые своими нижними частями упираются в пласты сланцев и в зоны смятия, заполненные Рыхлыми продуктами дробления. Повышенная трещиноватость известняков, способствующая интенсивному просачиванию и циркуляции грунтовых вод, явилась одной из главных причин оползания. Другой причиной была очень малая прочность слоев пород в основании склона. Подсеченный трещинами блок известняков опирался на упомянутые мягкие пласты сланцев с прослойками угля и зоны смятия с пониженной прочностью. Они выполняли роль естественного контрфорса-подпорки для вышележащих толщ. Эта «опора» не могла длительное время поддерживать тяжесть массива, подвергнутого к тому же, как это будет видно далее, глубинной ползучести. Именно с одной из этих ослабленных зон смятия и совпал нижний край отрыва оползня Франк. Относительно устойчивое состояние массива могло сохраняться неопределенно долгое время, если бы не землетрясения и деятельность людей.

В 1901 г. район испытал умеренное по силе землетрясение, которое могло привести к малозаметным деформациям склона. А вибрация, вызываемая взрывами на проходящей у подножия горы Тартл железной дороге, безусловно, способствовала потере его устойчивости.

Наконец, была главная причина, без которой возникновение оползня Франк было бы невозможно еще долгое время.

В недрах хр. Альберта производилась добыча каменного угля шахтным способом. Перед оползнем в глубине горы Тартл по простиранию пластов было пройдено 1700 м горных выработок. Ширина полых камер, заполняемых добытым углем, составляла 18–45 м. Уголь периодически вывозился, а подпорки в этих камерах-накопителях устанавливались не во всех требуемых местах. Ряд таких камер ответвлялся от ствола главного штрека на расстоянии 360 м от его устья. Добыча угля перед оползнем 29 апреля 1903 г. составляла 1000–1100 т в день. Из зоны, расположенной под оползнем, до 1903 г. была вынута 276 591 т угля. В результате освободилось пространство объемом 181 300 м3, которое непосредственно под будущим оползнем Франк составило 167 240 м3. Всего же из недр здесь было вынуто 396 640 м3 горной массы.