Экзогенные процессы. Неблагоприятные геодинамические процессы

Неблагоприятные геодинамические процессы

На состояние геологической среды негативное влияние оказывают экзогенные и эндогенные процессы. К числу поверхностных относятся денудационные, гравитационные склоновые процессы, формирующие осыпи, оползни; процессы, происходящие в областях развития многолетнемерзлых пород или в криолитозоне и в областях активной циркуляции подземных вод. Проявлениями неблагоприятных эндогенных процессов являются зоны сейсмичности и сейсмоактивные разрывные нарушения, вулканические явления и сопутствующая им сулъфатарно-фумарольная деятельности. Как извержения вулканов, так и землетрясения вызывают обвалы и камнепады, оползни, провалы и меняют характер циркуляции подземных вод.

Денудация суши и эрозия почв. Земная поверхность, взаимодей­ствуя с атмосферой, гидросферой и биосферой, денудируется как с по­верхности, так и разрушается изнутри. Горные породы начинают разрушаться, под­вергаясь выветриванию (совокупность сложных процессов физического разрушения, химического и биологического разложения минералов и горных пород). Процессы выветривания вызываются суточными и сезонными колебаниями температуры, механическим воздействием замерзающей воды, корневой системой растений и роющими животными, химическим воздействием воды, углекислоты и кислорода, биохимическим воздействием органических кислот. Под влиянием химических и биохимических процессов меняется минеральный и вещественный состав горных пород и формируются различные глинистые минералы. Основная масса вещества выносится с речным стоком, стоком покровных ледников, ветром, подводным стоком в моря и океаны. В современную эпоху большое распространение приобрел дампинг - прямое сбрасывание отходов в конечные водоемы стока (объем сбрасываемого материала превышает 1 млрд т/год).

Высвобождение фоссилизованных компонентов (вода, углерод, водород и азот) атмосферы и гидросферы. Освобождение фоссилизированной воды горных пород при денудации имеет незначительные мас­штабы, но достаточно большой объем углекислого газа и азота фоссилизируется из атмосферы и гидросферы беспозвоночными.

В процессе денудации суши происходит окисление значительного количества рассеянного в осадочных породах органического вещества. Почвы мира безвозвратно теряют за счет окисления около 1 млрд т гумуса.

Топливная денудация. Довольно велики потери вследствие сжи­гания ископаемого топлива. Это ведет к высвобождению фоссилизованных литосферных флюидов углерода, водорода, азота и воды.

Ускоренная денудация суши, не покрытой ледниками, вызвана воздействием производства на природные ландшафты, трансформацией их в антропогенные. Последние занимают око- 2/3 площади суши. Эрозионный снос в местах строительства автострад, зданий в 10 раз больше, чем с полей с пропашными культурами, в 200 раз больше, чем с пастбищ, и в 2000 раз больше, чем с залесенных площадей. Резкая интенсификация денудации суши, вызванная хозяйственной деятельностью, отражается на особенностях разноса вещества седиментации во внутриконтинентальных водоемах. В водохранилищах на каждом квадратном километре площади скапливается 17 раз больше осадков, чем в озерах.

В настоящее время особое значение приобрела борьба с водной эрозией. Различают линейную, или овражную, и плоскостную вод­ные эрозии.

Овражная эрозия снижает возможность увеличения сбора сельскохозяйственной продукции. Летом овраги создают условия для увеличения поверхностного стока осадков, зимой облегчают возможность сдувания со склонов снежного покрова и в целом снижают уровень грунтовых вод на прилегающих площадях. Овраги затрудняют строительство дорог и увеличивают их стоимость. Они разрушают автомобильные дороги и железнодорожные магистрали, различные сооружения. Продуктами смыва и размыва оврагов заиливаются реки, озера и водохранилища.

Наиболее опасным с точки зрения сельскохозяйственного производства является плоскостной смыв. Интенсивные эрозионные процессы протекают на постоянно обрабатываемых землях лесо­степной и степной зон, в предгорных и горных районах.

Приемы по борьбе с водной эрозией: обработку поля поперек склона, контурную па­хоту, кротование и щелевание почвогрунтов, прерывистое боро­нование зяби, залуживание, посадку многолетних насаждений.

Лесомелиоративные мероприятия охватывают следующий ком­плекс работ: посадка прибалочных и приовражных лесополос, сплошное облесение оврагов, посадка лесов на водораздельных склонах, по берегам рек, прудов и водоемов.

Гидротехнические сооружения оказывают прямое воздействие на поверхностный сток и являются одним из эффективных средств борьбы с водной эрозией. В зависимости от назначения противоэрозионные гидротехнические сооружения подразделяют на водо- направляющие, водозаборные (водосборные и водосбросные), дноукрепляющие.

К водонаправляющим сооружениям относятся водонаправляющие валы и нагорные каналы, валы-распылители и каналы-распылители. В состав водосборных противоэрозионных сооружений входят: валы-каналы, валы-террасы, пруды и микроканалы. Водосбросные сооружения включают перепады, быстротоки, консольные, шахтные и трубчатые водосбросы. К дноукрепляющим сооружениям относятся запруды и полу­запруды, донные перепады и пороги.

Гравитационные процессы. Они выражаются в перемещении мас­сы горных пород под действием силы тяжести из возвышенных участков рельефа в пониженные. Ввиду того что они наиболее ча­сто проявляются на склонах, их нередко называют склоновыми процессами. Причиной вывода из состояния равновесия массы горных пород могут быть землетрясения, подмыв склонов при боковой эрозии, абразия, деятельность подземных вод и антропогенная деятельность.

Перемещение обломочного материала совершается разной скоростью — либо медленно, либо мгновенно. К последним относятся обвалы, камнепады, оползни и осыпи. Обвалы развиваются на отвесных обрывистых или очень крутых склонах. Самые крупные обвалы связаны с землетрясениями. Камнепады — разновидность обвалов, отличаются меньшим размером перемещаемых блоков. Вниз по склону движут­ся отдельные глыбы и крупный щебень. Осыпи — скопления легко подвижной массы горных пород, со­стоящей из щебня и дресвы, медленно перемещаются вниз по склону.

Оползни возникают в том случае, когда склон сложен водонос­ными и водоупорными породами. Могут двигаться крупные блоки твердых пород (блоковые оползни) и отдельные глыбы (глыбовые оползни). Одни за год проходят расстояние около 100 м, другие перемещаются быст­рее и представляют собой опасные природные явления, способ­ные накрыть жилые здания и привес­ти к человеческим жертвам.

По происхождению различают оползни: сейсмогенные, вызван­ные землетрясениями; возникающие при насыщении поверхности склонов водой и изменении их наклона; антропогенные — как ре­зультат неправильной хозяйственной деятельности.

На морских побережьях оползневые процессы активизируются во время штормов, сопровождаемых ливневыми дождями. Многие грандиозные оползни с трагическими последствиями спровоцированы землетрясениями. Активизации оползневых процессов способствует обильное увлажнение пород в результате затяжных дождей, ливней и снеготаяния. Угроза образования оползней, представляющих опасность для инженерных сооружений и дорог, вызывает рост косвенных материальных издержек и требует созда­ния дополнительных защитных сооружений.

Помимо обвалов, камнепадов и оползней существуют медлен­ные гравитационные перемещения дезинтегрированных отложе­ний, называемых крипом. Выделяют глубинный крип, когда про­исходит перемещение материала вглубь Земли, и склоновый крип - перемещение материала вниз по склону. Крип вызывается уплот­нением рыхлых пород (лёсса и глины) на глубине и образованием на глубине разуплотненного вещества вследствие таяния и замер­зания воды (криогенный крип), откачкой подземных вод, нефти или газа (антропогенный крип). В результате действия крипа на поверхности образуются плоские блюдцеобразные котловины, ого­ляются склоны и у подножия возникают холмистые нагроможде­ния смещенного со склонов коллювия.

Карстовые формы. Поверхностные карстовые фор­мы образуются в том случае, когда растворимые горные породы — известняки, доломиты, мергели, мел, гипс, каменная соль — за­легают неглубоко и перекрыты маломощным чехлом рыхлых четвертичных отложений или даже выходят на поверхность. К ним относятся карровые поля, карстовые воронки и поноры, карстовые котловины, карстовые полья, колодцы, шахты и пропасти. Карровыми полями называют обширные площади карбонатных пород, покрытые каррами, — неглубокими (до 2 м) рытвинами и гребнями.

Карстовые воронки конической, чаше- и блюдцеобразной формы — образования глубиной 20—30 м, имеющие в поперечнике первые сотни метров. На дне воронок располагаются вертикальные, наклонные ходы в виде щелей или колодцев — поноры. Через поноры поверхностные воды проникают в глубь пород.

Карстовые колодцы, шахты, пропасти формируются в результате дальнейшего расширения и углубления понор. Поверхностные карстовые формы видоизменяют ландшафт и делают территории непригодными для дорожного строительства и механизации сельскохозяйственных работ. При этом изменяется гидрологический режим и местность приобретает пустынный вид. Поверхностные воды периодически исчезают.

Суффозионные формы рельефа образуются в рыхлых песчано-глинистых и лёссовых толщах, из которых твердые частицы выносятся подземными водами. Вследствие этого внутри толщ возникают пустоты, а на поверхности — провальные фор­мы, напоминающие карстовые. На выходах подземных вод на скло­нах речных долин образуются небольшие полукруглые выемки - суффозионные цирки.

Формирование подземных пустот как вследствие действия карстовых, так и суффозионных процессов приводит к просадкам и провалам жилых и промышленных зданий и хозяйственных построек, расположенных над подземными полостями; деформации железнодорожного полотна и шоссейных дорог, требующие крупных капитальных вложений для ремонта и ухода; утечка воды из искусственных водохранилищ; обильные притоки подземных вод в горные выработки — шахты, карьеры: нарушение устойчивости мостов.

Криогенные процессы. Мерзлотно-геологические (криогенные) процессы широко распространены в районах развития многолетнемерзлых грунтов. Вода, превращенная в лед, занимает пустоты, поры и трещину, цементируя рыхлые породы.

Верхняя часть мерзлых пород в весенне-летний период перио­дически оттаивает на глубину до 1,5—2 м. Этот слой, называемый деятельным слоем, летом полностью насыщен водой. Вода удержи­вается водоупорным слоем, роль которого играют залегающие на глубине многолетнемерзлые породы. Под ними циркулируют подмерзлотные напорные воды, находящиеся вне сферы влияния кли­матических условий, господствовавших на поверхности. В толще многолетнемерзлых пород в виде линз нередко залегают межмерз­лотные и внутримерзлотные воды. Их образование связано с нерав­номерным распределением температур в многолетнемерзлых по­родах. Участки талого грунта, к которым они приурочены, носят название таликов.

Межмерзлотные и иногда надмерзлотные воды нередко обла­дают напорными свойствами. Напор обычно возникает осенью и зимой во время промерзания деятельного слоя и таликов. В это время объем участков, насыщенных водой, постепенно сокраща­ется из-за замерзающих грунтов.

Наиболее неблагоприятными в экологическом отношении яв­ляются следующие криогенные процессы: термокарст, бугры пу­чения, наледи и солифлюкция.

Термокарст — процесс образования подземных пустот и поверх­ностных форм рельефа, напоминающий карстовый, но образо­ванный вследствие таяния подземных льдов и рыхлых пород, сце­ментированных льдом. На поверхности земли образуются просад­ки. Термокарстовые понижения в виде «блюдец» протаивания, за­падин или котловин часто имеют округлую форму и глубину от 8—10 до 30 м.

В летнее время термокарстовое понижение заполняется талой водой. Возникают термокарстовые озера. Вода термокарстового озера способствует дальнейшему развитию процесса оттаивания промерзшего грунта на дне и приводит к увеличению глубины и размеров озера. При существовании поверхностного стока вода уносится и возникает сухое термокарстовое понижение.

Бугры пучения образуются при сезонном промерзании влажных насыщенных водой пород таликов. Увеличение объема при образовании льда приводит к расширению пространства и поднятию поверхностного слоя. Многолетние промерзания и оттаивания формируют крупные бугры пучения, возвышающиеся над окружающей местностью. Высота их может достигать 100 м, а диаметр — 200 м. Наледи образуются в зимнее время в результате многократного таяния на поверхность речных или надмерзлотных и межмерзлотных подземных вод и их последующего послойного промерзания. Широко распространены речные наледи. Они способствуют промерзанию реки до дна, сужению русла реки и представляют угрозу для речной биоты. Последовательное сужение приводит к усилению напора речного течения, вследствие чего вода прорывается на поверхность и растекается по долине. Продолжающееся замерзание сопровождается наращиванием толщины льда и образованием новых наледей. Толщина наледей может иногда достигать 10 м, а площадь— нескольких десятков квадратных километров.

Солифлющия — процесс медленного оплывания и вязкого течения на склонах деятельного слоя со скоростью нескольких де­сятков сантиметров в год. Развитию солифлюкции способствует наличие тонких рыхлых насыщенных водой пород алеврито-суглинистого состава и уклонов поверхности от 3 до 15°. Во время движения формируются солифлюкционные языки различ­ной длины и ширины и террасы.

На горных склонах, в руслах ложбин и сухих долин, обладающих значительной крутизной, перемещается глыбо­вый слабо окатанный материал. Такие каменные потоки называ­ются курумниками. Их длина может достигать нескольких километров. Образованию курумников способствует морозное выветривание скальных пород, которое подготавливает материал для перемеще­ния, вымывания щебнисто-дресвяного материала и замерзания воды в образовавшихся пустотах в виде гольцового льда. При под­таивании гольцового льда происходит переувлажнение подстила­ющих глыбы слоев горных пород. Это нарушает устойчивость, и глыбовый материал начинает медленно перемещаться.

Многолетняя практика проведения хозяйственных работ в районах с многолетнемерзлыми грунтами нарушает режим мерзлоты и приводит к оттаиванию. Возникают разжиженные грунты. В конце концов это вызывает деформацию, разрушение зданий и дорожного полотна.

Дата добавления: 2014-11-26