MULTIANNUAL DYNAMICS OF THE LENA RIVER MOUTH NEAR THE "YAKUT ROBBERY" AND THE GROUND FREEZING IMPACT
A.A. ZAITSEV, N.I. TANANAYEV Summary
Retrospective analysis of channel alterations revealed durable tendencies of channel processes in the heavy branchy riverbed area known as "Yakut Robbery". The rates and volumes of channel deformations as well as the effect of seasonal freezing and perennial frozen upon these processes were estimated. Together with flow cinematic calculations for affluent phase of water regime it helped developing the prognostic assessment of channel processes and their impact on engineering facilities and navigation conditions.
УДК 551.435.8(282.251.2)
© 2008 г. Е.А. КОЗЫРЕВА, Ю.Б. ТРЖЦИНСКИЙ, O.A. МАЗАЕВА
КАРСТОВО-ОПОЛЗНЕВЫЕ И КАРСТОВО-ЭРОЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛОКАЛЬНЫХ ГЕОСИСТЕМАХ БЕРЕГОВЫХ ЗОН БРАТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Береговые массивы искусственных водоемов находятся в особых инженерно-геологических условиях, определяющихся общим состоянием геологической среды, развитием унаследованных и вновь сформировавшихся экзогенных процессов, а также режимом эксплуатации искусственного водоема, контролируемым человеком. Состояние локальной природно-техногенной геосистемы является следствием сочетания природного потенциала данной территории (другими словами "запасом прочности"), с одной стороны, и техногенных нагрузок, с другой. При освоении и использовании береговых зон искусственных водоемов важно оценить и правильно распоряжаться природным потенциалом того или иного участка побережья, учитывая динамику его развития, и осуществлять продуманное вмешательство человека в природную среду, направленное на стабильное развитие системы в целом, а также комфортное проживание людей.
В связи с созданием Ангарского каскада ГЭС в зону влияния водохранилищ вовлечены громадные территории. Береговые геосистемы отличаются геолого-геоморфологическими условиями, набором процессоформирующих факторов, величиной воздействия техногенной нагрузки и, следовательно, по-разному реагируют на таковую, демонстрируя различную динамику и активность проявления экзогенных геологических процессов.
Братское водохранилище является самым крупным искусственным водоемом в Ангарском каскаде ГЭС. В мировом списке крупных водохранилищ оно находится на втором месте по объему водной массы (169.3 км3) и на четвертом по площади акватории (около 5500 км2). Величина подпора у створа ГЭС в районе города Братска составляет 105 м. Его максимальная ширина в озеровидных расширениях достигает 1012 км, а общая протяженность берегов составляет 6000 км [1]. По характеру стока водохранилище является регулятором многолетнего вида с полной величиной понижения уровня до 10 м при ежегодном колебании в пределах 2-3 м.
Береговые массивы в южной части водоема сложены породами красноцветной тер-ригенно-карбонатной формации (доломиты, доломитизированные известняки, аргиллиты, алевролиты), а в северной - терригенной и карбонатно-терригенной формациями (песчаники, доломиты, алевролиты), а также сверхпрочными траппами. Субаэрально-флювиогляциальные рыхлые отложения представлены делювиальными суглинками и
супесями, в том числе и лёссовидными, а также глинами и песками ангарских террас.
Основным критерием оценки геоэкологического состояния локальной геосистемы во времени служат динамика экзогенных геологических процессов и их взаимодействия. Развитие природно-техногенных геосистем Братского водохранилища в первую очередь определяется уровенным режимом последнего.
В южной части Братского водохранилища широко распространены растворимые породы карбонатной формации - доломиты, известняки, ангидрит-доломиты, гипсы, в которых развивается сульфатный карст. Интенсивное развитие карста на данной территории приводит к появлению на дневной поверхности крупных провалов, образованию карстовых воронок, общей просадке территории и т. д.
Ослабленные карстующиеся породы в настоящее время находятся в зоне переменного водонасыщения и в верхней части зоны полного водонасыщения. В результате наполнения и эксплуатации водоема, при переменном обводнении и осушении пород происходит их интенсивное выветривание - физико-химическое изменение: доломит превращается в доломитовую муку, а та, в свою очередь, - в "пещерную" глину. При выщелачивании карбонатных пород (доломитов) и образовании рыхлых элювиальных отложений в минералогическом составе продуктов выветривания начинают преобладать гидрослюды, что увеличивает способность грунтов к набуханию и снижает их механическую прочность при обводнении. Создаются специфические условия для проявления типично карстовых форм на дневной поверхности, а также и других сопутствующих деформаций: карстово-оползневых, карстово-эрозионных форм рельефа (иногда значительного масштаба), проявляющихся в пределах береговых массивов.
Геолого-геоморфологические условия образования оползней, вызванных развитием карста, на участке от г. Свирска до залива Унга примерно аналогичные: смещения происходят по глинистому прослою, образовавшемуся на контакте гипс-ангидритовых пород с известняками и загипсованными доломитами. Фильтрация пресных вод водоема в береговые массивы сказывается на активизации карстового процесса. Формирующиеся оползневые цирки, как правило, в плане не имеют типично округлой формы. Прямоугольная форма блоков контролируется тектонической трещиновато-стью, поэтому смещающиеся оползневые ступени имеют вид правильных параллелепипедов.
Активизация карстово-оползневых деформаций в береговой зоне хорошо видна по ежегодно обновляющимся провалам, карстовым и суффозионным воронкам, и все более четко проявляющимся оползневым элементам - заколам, трещинам отпора, кар-стово-оползневым рвам. В основании склонов в зонах переменного колебания уровня воды формируются горизонтальные полости выщелачивания, выполненные рыхлым материалом - доломитовой мукой. В период низкого положения уровня в водохранилище были отобраны образцы отложений из такого слоя. Лабораторные исследования этих грунтов показали, что они обладают низкой механической прочностью, а при обводнении переходят в пластичное и текучее состояния. В пределах этих преобразо-
ванных и ослабленных полостей выщелачивания, по их пластичному заполнителю и происходят деформации, приводящие к смещению блоков вышележащих пород в сторону эрозионного вреза. Динамика развития карстово-оползневых участков зависит от скорости выщелачивания карбонатных пород.
Близ мысов, ограничивающих залив Шалоты находится один из типичных участков с активным развитием карстово-оползневых деформаций. В пределах выделенной локальной геосистемы наглядно видна взаимосвязь карстового и оползневого процессов, контролируемых в свою очередь уровенным режимом водоема. Ежегодное обследование участка и анализ полученных материалов свидетельствует о формировании оползневых рвов и заложении выше по склону еще одной трещинной зоны, что подтверждает значительную динамику оползневого процесса. При высоких уровнях воды в водохранилище происходит размыв сформировавшихся делювиальных отложений, и подножье склона отступило вглубь до 3 м (2003-04 гг.). По трещиноватым зонам происходит общее проседание дневной поверхности до 15 см в год. Выше по склону летом 2004 г. зафиксировано проявление ряда провалов шахтного типа - по всей видимости, произошло заложение границы нового оползневого блока. Отмечены нарушения дернового покрова, провалы на поверхности имели небольшие размеры (40 х 40 см), но значительную глубину - более 3 м. Все говорило о том, что блоковый оползень медленно смещается. Таким образом, на данном участке можно говорить о не снижающейся скорости карстового процесса в глубине массива и активном проявлении оползневых деформаций в зоне влияния водохранилища.
При проведении полевых работ были отобраны фрагменты коренного доломита с образовавшейся на них корочкой выветривания. По данным рентгено-структурного анализа (аналитик Евгений Галускин, Силезский университет, Польша) выветрелая часть представлена доломитом и опаловидным веществом, с примесью кальцита, глинистого минерала (смектита) и брустита. Краевая зона образована параллельно-ше-стоватым агрегатом, в основании которого находится зона доломита, на которую нарастает кальцит. Таким образом, уже на начальной стадии преобразования коренных растворимых пород в составе их выветрелого слоя присутствуют минералы группы монтморилонита, что, безусловно, влияет на прочностные и деформационные свойства переотложенного рыхлого материала, заполняющего подземные полости.
Карстовые процессы на описываемой территории имеют длительную историю развития, в которой отмечается несколько этапов карстообразования, что наложило отпечаток на строение и состав горных пород данной территории. Происходили процессы гипергенного метасоматоза и перекристаллизации вещества, приведшие к формированию в карбонатных толщах различных включений, в т. ч. полезных ископаемых. В отобранных нами образцах коренного субстрата обнаружены крупные сферолиты целестина, что подтверждает значительную обводненность данных горных пород в позднекембрийскую эпоху. Целестин образуется в осадочных горных породах в озерных и морских условиях, т.е. это образование сформировалось из водных растворов зоны полного водонасыщения. По мнению Г.П. Вологодского, в позднекембрийскую эпоху "процессы выщелачивания в карбонатных породах сменились процессами уплотнения и перекристаллизации пород с залечиванием каверн разного рода минеральными новообразованиями" [2, с. 99].
На современном этапе развития территория вновь обводнена, но уже по воле человека, и карстовые процессы возобновились или, точнее сказать, активизировались, и этот процесс носит техногенный характер. За время эксплуатации водохранилища произошла активизация карстового процесса на порядок, возросла пораженность карстовыми формами прилегающих к водохранилищу территорий [3].
Техногенно обусловленный процесс в настоящее время приводит к дальнейшему развитию унаследованных карстовых форм и формированию современных аналогов. В пределах береговых склонов при выходе карстующихся пород на
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.