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.

---

Град валунов весом до нескольких тонн ударил по турбинному залу. Два генератора были полностью разрушены, один поврежден, и лишь один остался целым. Вот плачевный результат того, что со склона соскользнул всего один-единственный валун.

В июне 1956 г. в каньоне р. Ниагара слабый сейсмический толчок вызвал растрескивание массива известняков и доломитов на американской стороне ущелья, в районе электростанции Шуллкопф. Это происходило в 600 м от зоны разломов, где в 1954 г. уже были обвалы. Здание электростанции находилось на дне ущелья глубиной 66 м. В растрескавшихся известняках и доломитах резко усилился приток грунтовых вод, и они заливали электростанцию. Бригада по откачке воды работала весь день, а в 5 часов 10 минут пополудни со склона обрушилось 50 тыс. т скальных пород. Две трети всех сооружений электростанции Шуллкопф было разрушено, остальные затоплены. Город Ниагара-Фоле остался без электроэнергии. Нанесенный ущерб составил 100 млн. долларов.

Оползень Мадисон

17 августа 1959 г. в Скалистых горах на севере США произошло 10-балльное землетрясение (М=73/4). Эпицентр его располагался в бассейне р. Мадисон, у северо-западных границ Иеллоустонского национального парка, известного своими уникальными природными комплексами (рис. на с. 22). Живописная долина р. Мадисон привлекает многочисленные группы туристов. В ночь перед землетрясением одна из них разбила свой лагерь Рок-Крик в каньоне Мадисон, а 30 человек обосновались на ночлег немного ниже по течению реки.

На протяжении шести недель до этого рокового дня не было дождей, стояла сухая погода, и, казалось, ничто не предвещало трагических событий. Например, возможность внезапного наводнения полностью исключалась, поскольку сток р. Мадисон в ее верховьях был зарегулирован земляной плотиной с бетонным ядром, сдерживающей воды оз. Хебген.

В момент главного подземного удара в 10 км от оз. Хебген ниже по течению р. Мадисон в узком каньоне сформировался оползень—один из крупнейших в США. С юго-восточного борта каньона сорвалось 22,4 млн. м3 скальных пород. В ходе перемещения и дробления объем их увеличился до 29,6 млн. м3. Вес обрушившейся массы достигал 60 млн. т.

Двигаясь со скоростью 160 км/ч, оползень стремительно пересек долину р. Мадисон. Мощный взрыв потряс окрестности. Это из-под остановившегося языка оползня вырвался сжатый воздух, попавший в ловушку, захваченный движущейся скальной массой скорее всего на дне каньона. Обрушившиеся в русло реки сухие скальные породы вызвали громадную грязе-каменную волну высотой до 30 м. Она опустошила берега, уничтожив вековые деревья и содрав почвен-но-растительный покров на протяжении 0,8–1 км. Волна поглотила лагерь Рок-Крик. Многие из людей, отдыхавших в вагончиках, палатках или просто на земле, были серьезно ранены, 30 человек, ночевавшие на берегу ниже по течению реки, погибли, заваленные оползнем.

Подпруженная река образовала новое озеро, уровень которого быстро повышался. Уже к 6 часам 30 минутам 18 августа вода поднялась на 6 м и затопила лагерь Рок-Крик. Через три недели глубина озера увеличилась до 60 м. Оно вытянулось вверх по течению на 10 км и почти достигло плотины Хебген.

Как и во всех подобных случаях, по мере наполнения подпрудного озера, получившего название озеро Землетрясения, возникла опасность прорыва завала. Она усугублялась еще и тем, что плотина Хебген также была ослаблена землетрясением и при ее разрушении вероятность катастрофического перелива через оползневой завал значительно увеличивалась. В такой критической ситуации Корпорацией инженеров США были предприняты быстрые и решительные действия. Главное было не допустить подъема воды до гребня завала. С этой целью через него был прорыт 75-метровый канал. Спущенная по нему вода размыла обвальную массу и углубила водосток на 15 м. Это мероприятие уменьшило водный запас в оз. Землетрясения больше чем наполовину и практически исключило возможность прорыва оползневой плотины.

Характерно, что оползень Мадисон произошел не в самой крутосклонной и резкорасчлененной части каньона. Возникновению срыва способствовал протягивающийся сюда разлом (сброс) Мадисон-Рэндж, вдоль которого при землетрясении образовался 6-метровый уступ. Высота оползневого склона достигала всего 300–450 м над дном каньона. До оползня склон имел выпуклую форму и был сложен доломитами, гнейсами и сланцами (см. рис.). Доломиты разбиты трещинами и прорезаны узкими ущельями с углами наклонов земной поверхности до 45°. Часть оползневого склона, сложенная еще более трещиноватыми гнейсами и сланцами, была не такой крутой, с наклоном не более 27°, и также расчлененной ложбинами стока глубиной до 1,8 м.

Разрез оползня Мадисон (по Д. Б. Хадли, 1964): 1 — гнейсы и сланцы; 2 — доломиты; 3 — речные (аллювиальные) отложения; 4 — амфиболитовые гнейсы; 5 — обрушившаяся часть горного массива; 6 — оползневые массы; стрелка — направление движения оползня

Одним из самых ярких структурных элементов оползня был мощный блок доломитов клиновидной формы длиной до 1,6 км и шириной до 150 м. Залегая в нижней части склона, он служил своеобразной подпоркой, упором-контрфорсом для вышележащих пород, с которыми он не имел прочной связи, будучи отделенным от них гигантской трещиной-разломом.

В момент землетрясения долина р. Мадисон на этом отрезке не только испытала сильные сейсмические колебания, но и в течение нескольких минут опустилась по разломам на 2,4 м. Внезапное и резкой опускание участка каньона вызвало исчезновение упоров-контрфорсов в основании неустойчивых масс на крутых склонах. Сам же подземный толчок привел эти массы в движение. В частности, он выбил доломитовый «клин», сдерживающий толщу гнейсов и сланцев, а они, лишившись опоры, буквально «потекли» в каньон.

Отрыв скальной массы произошел практически одновременно в полосе длиной более 1,5 км. Трещина отрыва не только отчленила часть склона каньона, обращенного к р. Мадисон, но и, достигнув гребня водораздела, перешла через него на противоположный склон. Скальный гребень шириной до 90 м по склону и высотой не менее 60 м был оторван и сброшен на дно каньона. В результате возникла новая водораздельная линия вдоль оползневой стенки отрыва. Высота ее на некоторых участках оказалась ниже прежнего уровня земной поверхности на 30–90 и даже на 120 м. На месте части бывшего склона с выпуклым профилем возникла глубоко вогнутая оползневая ниша — амфитеатр шириной до 600 м.

Оползень прошел путь в 1,6 км и сместился по вертикали на 480 м. Масса раздробленных скальных пород покрыла на дне каньона площадь в 52,6 га (0,5 км2) и завалила его на глубину от 45 до 66 м. Развитой в ходе скольжения энергии хватило на то, чтобы забросить около 14 млн. м3 пород на противоположный крутой склон долины р. Мадисон на высоту до 130 м над ее руслом.

Оползневая масса состоит преимущественно из крупных плитообразных обломков. Большую ее часть составляют гнейсы и сланцы. Сланцеватость перемещенных блоков этих пород нередко параллельна поверхности скольжения, и они сохранили тот же порядок залегания, что и в коренном массиве на склоне хребта.

Другим интересным явлением, связанным с движением поверхностных отложений, был земляной поток Кирквуд, обнаруженный в 1,6 км от плотины Хебген. Этот старый оползень-поток был активизирован землетрясением 17 августа 1959 г.

Поток длительное время находился в стабилизированном состоянии, залегая на дне хорошо дренированной долины. Он состоял из мягких глинистых пород, имел языкообразную форму, ширину до 240 м, длину до 800 м и наклон поверхности от 6 до 10°.

Землетрясение вызвало подъем уровня грунтовых вод в районе оз. Хебген. Кроме того, поток Кирквуд был рассечен посередине надвое возникшим в момент главного толчка разломом-трещиной. Нижняя часть потока опустилась по этому разлому на 90 см. Общий наклон местности при землетрясении увеличился до 10,5 м на 1,6 км горизонтального расстояния.

Все это привело к тому, что спустя пять дней после землетрясения поток Кирквуд начал медленно двигаться. За 30 дней он продвинулся на 300 м.

Район, подверженный каменным лавинам на северо-восточном склоне вулкана Рейнир (по Д. Р. Кранделлу и Р. К. Фанестоку, 1965): 1 — отложения грязевого потока; 2 — отложения каменных лавин (стрелки — направление их движения); 3 — морены; 4 — ледники; 5 — предположительные границы моренных образований и изменчивые границы ледников

Каменные лавины вулкана Рейнир

Вулкан Рейнир находится на тихоокеанском побережье США. За тысячелетия своей активной деятельности он насыпал гигантский конус, состоящий из темно-красно-коричневых андезитовых лав вперемешку со шлаками, брекчиями и другими продуктами взрывных извержений. Величественная коническая вершина вулкана, покрытая белой фирновой шапкой, возвышается на 4392 м и является самой высокой в Каскадных горах. По его склонам спускаются многочисленные ледники, из трещин в застывших лавовых потоках нередко вырываются струи пара, взмывающего вверх легкими; белыми облаками. Всеми этими красотами могут любоваться туристы, посещающие организованный здесы Национальный парк горы Рейнир.