УДК 551.435.36:551.435.8(282.247.415)
© 2009 г. Н.Н. НАЗАРОВ, И.В. ФРОЛОВА
ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛИТОГЕНЕЗА КАРСТОВЫХ БЕРЕГОВ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Введение
По истечении полувека после введения в строй первого на Каме водохранилища вопросы об интенсивности и особенностях переработки карстовых берегов вновь встают перед строителями, геологами, гидрогеологами, геоморфологами и другими специалистами, участвующими в проектировании и возведении объектов на карсто-опасных участках побережий. Сегодня в Пермском крае осуществляется несколько крупных федеральных и региональных программ развития новых производств и жилищного строительства в нижней (приплотинной) части Камского водохранилища, территориально относящейся к Пермской агломерации - одному из ведущих центров социально-экономического развития на Урале.
Обстоятельством, осложняющим реализацию планов по освоению новых территорий и не способствующих снижению существующих при этом рисков (в том числе экономических), является широкое распространение растворимых горных пород в береговой зоне - территории сосредоточения различных интересов жителей региона, органов муниципальной, районной и городской власти. В настоящее время в пригородной зоне краевого центра прибрежные территории являются наиболее перспективными участками для привлечения инвестиций в сферу туризма, рекреации и индивидуального жилищного строительства.
Как свидетельствуют результаты исследований по изучению парагенезисов "карст - овражная эрозия" [1, 2], "карст - подтопление" [3, 4], "карст - абразия" [5], карстовые (закарстованные) берега требуют к себе самого пристального внимания, поскольку могут являться источником возникновения экологической напряженности и далее - чрезвычайных ситуаций.
Актуальной в общенаучном плане и важной при решении ряда практических задач, связанных со строительством берегозащитных сооружений, является также проблема морфолитогенеза подводных частей береговых склонов, представленных растворимыми горными породами. Определенные успехи геоморфологов в изучении особенностей формирования прибрежных отмелей и берегов в целом, сложенных рыхлыми отложениями, практически не отразились на состоянии вопроса об абразионной моделировке прибрежных карстовых массивов.
Второй вопрос, который также может быть решен в результате получения новых знаний о переработке карстовых берегов, - выявление их наносообразующего потенциала. До сих пор сведений об объемах рыхлого нерастворимого вещества, поступающего в водоемы в результате переработки таких берегов, в отечественной литературе представлено не было.
Общая характеристика карстовых берегов
Развитие и распространение карстовых процессов на берегах Камского водохранилища, как уже было отмечено выше, приурочено к нижней части камского плеса, а также Чусовскому и Сылвинскому заливам (рис. 1). Узость долины Камы на этом участке водоема является прямым следствием тектонической активности структуры Краснокамско-Полазненского вала, в результате которой на дневную поверхность оказались выведенными кунгурские отложения нижней перми. Карстующиеся породы
кунгура представлены здесь в основном гипсами и ангидритами иренского горизонта и в большинстве случаев стратиграфически соответствуют трем верхним гипсовым пачкам: лунежской, демидковской и шалашнинской. Мощные толщи этих отложений обнажаются в макроизлучинах речных долин, встречаясь попеременно на правом и левом берегах водоема. Около половины протяженности таких склонов локализуется в долине р. Чусовой, другая их часть примерно поровну распределяется между долинами Камы и Сылвы. По последним данным [5], общая протяженность гипсовых берегов Камского водохранилища составляет 116 км, т.е. 9.8% от его периметра.
Часть водоема, на берегах которого получили распространение растворимые породы (гипсы, известняки, доломиты), входит в состав трех карстовых районов Пермского Предуралья - Полазнинско-Шалашнинского, Нижнесылвинского и Кунгуро-Иренско-го [6]. По характеру и степени закарстованности береговая зона неоднородна, что в основных чертах отражает качественную и количественную изменчивость геолого-геоморфологических условий развития процесса в районах.
В Полазнинско-Шалашнинском районе карстованию подвержены преимущественно гипсо-ангидритовые пачки иренского горизонта, чередующиеся с карбонатными породами. На большей части территории района интенсивно карстующиеся сульфаты перекрыты трещиноватыми терригенно-карбонатными отложениями соликамского горизонта мощностью до 20-50 м.
На правобережье камской долины самая высокая плотность карстовых воронок отмечается на участках наиболее близкого расположения гипсово-ангидритовых отложений к дневной поверхности. В прибрежной зоне в районе с. Хохловка плотность карстовых форм местами составляет от 1-5 до 15-20 шт/км2.
В левобережной части камского плеса в окрестностях п. Полазна плотность воронок составляет около 30 шт/км2, к северу происходит снижение значений показателя до 5-10 шт/км2. По мере удаления от водохранилища его значения также уменьшаются до 1 шт/км2 и менее.
В районе Чусовского мыса сульфатные породы перекрыты довольно мощной (до 50 м) толщей плитчатых известняков, мергелей и доломитов. Камская часть побережья - это высокие абразионные берега с выходами терригенно-карбонатных или гипсовых отложений, перекрытых карстовой брекчией. На отдельных участках вдоль берега здесь встречаются поля воронок с высокой плотностью форм - до 100 шт/км2. По мере удаления от речных долин интенсивность карстопроявления обычно уменьшается.
Около половины длины береговой линии со стороны Чусовского залива представлено высокими крутосклонными участками выходов гипсов и ангидритов. Другая половина - фрагменты абрадируемых надпойменных террас песчаного или глинистого состава, местами переходящих в низкие берега затопления (так называемые "нейтральные" берега).
Плотность карстовых воронок в береговой зоне Чусовского залива редко достигает 30 шт/км2 и чаще всего колеблется в пределах 5-10 шт/км2. Увеличение плотности карстовых форм до 50-70 шт/км2 отмечается лишь в его средней правобережной части.
В вершине залива берег на значительном протяжении представляет собой стену отвесных сильно трещиноватых гипсовых скал с многочисленными береговыми карстовыми формами (пещерами, нишами, блоками отседания). Средняя плотность воронок в прибрежной части - 5-10 шт/км2.
Нижнесылвинский район в своих границах соответствует наиболее погруженной северной части Уфимского вала. На поверхность здесь также как и в Полазнинско-Шалашнинском районе выходят отложения иренского и соликамского горизонтов. Первые представлены гипсами и приурочены в основном к нижним и средним частям бортов речных долин.
Район охватывает оба берега Сылвинского залива в его нижней, наиболее прямолинейной части. Правый берег на всем протяжении, кроме вершин нескольких излучин,
Рис. 1. Плотность карстовых и карстово-суффозион-ных форм в береговой зоне Камского водохранилища, шт/км2
I - <1, 2 - 1-10, 3 - 11-50, 4 - 51-100, 5 - 101-200. Карстовые районы: I - Полазнинско-Шалашнинский,
II - Нижнесылвинский, III - Кунгуро-Иренский
представлен высокими коренными уступами. Левый берег в морфологическом и морфометрическом отношении менее однороден. Крутые уступы терригенно-карбонатных отложений иногда замещаются фрагментами абразионных уступов, представленных суглинками, и участками низких берегов затопления. Из карстовых форм наиболее широко представлены воронки. Их плотность в пределах прибрежной зоны крайне неоднородна - от 0 до 10 шт/км2 в левобережной
10-50 шт/км2
в право-
части и до бережной.
Кунгуро-Иренский район включает в себя оба берега вершины Сылвинского залива. Наибольшая протяженность береговой линии приходится на высокие интенсивно закарстованные гипсовые берега. Меньшей интенсивностью развития процесса характеризуются известняково-доломито-вые отложения, встречающиеся в разрезах иренского горизонта. По сравнению с Нижнесылвинским районом пораженность берегов карстом здесь значительно выше. Более 50% их длины приходится на участки с плотностью форм и около 20% - с
10-50 шт/км2 и около 20% -плотностью 50-100 шт/км2.
Как показывают наблюдения последних лет, процесс активного карстопроявления в береговой зоне водохранилища в настоящее время продолжается. Свежие карстовые провалы ежегодно появляются на склонах долины Камы, по берегам Чусовского и Сылвинского заливов. Как и в первые десятилетия функционирования водоема, практически ежегодно происходят отседания крупных блоков, а трещины бортового отпора и волнопри-бойные ниши и сегодня являются ведущими морфологическими элементами карстовых берегов.
Переформирование берегов
Для понимания роли карстового процесса в переработке берегов Камского водохранилища и установления взаимосвязей между различными геодинамическими процессами и явлениями следует иметь в виду, что берега карстовых районов могут быть представлены не только растворимыми породами, но и другими отложениями, характерными для некарстовых территорий.
По данным стационарных наблюдений средняя скорость разрушения берегов, сложенных известняками и гипсами, самая низкая среди всех пород, представленных в
Темпы переработки берегов Камского водохранилища в пределах карстовых районов за
период с 1985 по 1998 гг. [5]
Литологический состав Геоморфологическое положение Средняя величина Максимальная величина
скорость разрушения берегового уступа, м/год объем разрушения, м3/м пог.хгод скорость разрушения берегового уступа, м/год объем разрушения, м3/м пог.хгод
Пески 1-11 нпт 0.7 10.9 2.2 31.9
Суглинки, супеси II нпт 1.3 13.6 4.2 44.1
Переслаивание II нпт 0.6 4.8 0.8 6.4
песков и суглинков
Мергели, коренной 0.3 3.6 6.5 71.8
известняки склон
Гипсы, в т.ч. пере- коренной 0.3 2.8 4.2 39.9
крытые терриген- склон
но-карбонатными
отложениями
береговых обнажениях (таблица), а средняя величина объема гипсов, поступающих в водоем в результате переработки берегов, в 3-5 раз меньше объема материала других литологических разностей, питающих прибрежную и глубоководн
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.