книги / Опасные геоморфологические процессы и риск природопользования

Опасные геоморфологические процессы на территории Иркутской области

Таблица 3.11

Синергетическая классификация геоэкологических районов Иркутской области

Таким образом, можно классифицировать геоэкологические районы по ти­ пу структур опасных геоморфологических процессов, синергетическому балан­ су и структурно-генетической (морфогенетической) позиции геоморфологичес­ ких систем (табл. 3.11).

3.5.Структура геоморфологических процессов

вцелом по Иркутской области

При анализе спектра опасных геоморфологических процессов в целом для территории Иркутской области выделяются четыре группы (табл. 3.12).

Первая группа —это ведущие опасные геоморфологические процессы: крио­ генные и эрозионные (по 15 %). Это обстоятельство не случайно, поскольку раз­ витие криогенных процессов связано с тем, что около 80 % территории Иркут­ ской области располагается либо в областях развития сезонной и многолетней мерзлоты на равнинных северных территориях, либо в средне- и высокогорных районах, подверженных современному горному оледенению. Широкое развитие эрозионных процессов связано, во-первых, с высокогорным, глубоко расчленен­ ным и резко дифференцированным рельефом на территории Иркутского амфи­ театра, который создается активными современными тектоническими процесса­ ми, во-вторых, с достаточно увлажненным климатом в горных районах Иркутской области (например, на хр. Хамар-Дабан среднегодовое количество осадков со­ ставляет около 1000 мм) и развитой гидросетью на территории всей области (Ле­ на и Ангара относятся к крупнейшим рекам Евразии).

Таблица 3.12

Спектр опасных геоморфологических процессов Иркутской области по группам

101

Глава 3

Вт орую группу составляют сопут ст вую щ ие опасные геоморфологические процессы. В общем спектре опасных геоморфологических процессов на долю землетрясений, обвалов и осыпей приходится по 9 %, оползней и тектонического крипа —по 8 %. Влияние активной современной тектоники и землетрясений на развитие геоморфологических процессов на территории Иркутской области оче­ видно. Все ее западные, южные и восточные районы находятся под активным геодинамическим воздействием. И хотя сама площадь территории, охваченной активными современными тектоническими процессами, не превышает 30 %всей площади Иркутской области, ситуация усугубляется тем, что именно здесь рас­ положены основные населенные пункты, промышленные узлы, коммуникации, социальная инфраструктура и другие элементы хозяйства. Только Братско-Усть- Илимский промышленный узел находится в некотором удалении от активного сейсмотектонического воздействия со стороны Байкальской рифтовой зоны. Следует также отметить, что опасные геоморфологические процессы в этой группе генетически тесно связаны, одни являются частичной причиной других (например, землетрясения вызывают обвалы и осыпи, тектонический крип — оползни).

Вт орост епенные опасные геоморфологические процессы разделены на две группы. Из них общую т рет ью груп п у составляют карстовые — 7 %, селевые и суффозионные процессы —по 6 %. Карст и суффозия являются разным отраже­ нием одного геолого-геоморфологического процесса —разрушения зоны гипергенеза в земной коре водой и последующего переноса мелких твердых частиц или растворов от одного геологического пласта (тела) к другому. Карст наиболее развит там, где встречаются легко размываемые горные породы, такие как мел, гипс, мергели, мраморы, доломиты, известняки и все их модификации. Суффо­ зия развивается в рыхлых отложениях в градиентных зонах рельефа, например,

впредгорных шлейфах, зонах разломов. Широко развита техногенная суффозия

вгородах, где она является самым опасным геоморфологическим процессом. Се­ ли приурочены к речным долинам в средне- и низкогорных частях хребтов. Селеопасные районы Иркутской области мало населены, но в Южном Прибайкалье

врайонах крупных городов и развития зимнего туризма сели представляют угро­ зу не только хозяйственной инфраструктуре, но и жизни людей.

Ч ет верт ую груп п у опасных геоморфологических процессов составляют оврагообразование и седиментация —по 5 %, абразия и подтопление —по 3 %. Оврагообразование развито в степных и лесостепных местностях на пологохолмис­ той Иркутско-Черемховской равнине. Незначительное развитие овражной эро­ зии отмечается в Предсаянском предгорном прогибе и на плоских водоразделах Канско-Рыбинской равнины. Седиментация нигде не представляет серьезной уг­ розы и наиболее развита в Канско-Ленском и Ангаро-Тунгусском районах. Оча­ ги активной седиментации встречаются в Приморском и Байкало-Патомском районах. Абразионные процессы развиваются на побережье оз. Байкал. Особен­ но активно абразионный процесс протекает на юго-восточных склонах Примор­ ского и Байкальского хребтов. Здесь формируются многочисленные классичес­ кие формы абразии: клифы, бенчи, гроты, изрезанные мысы и каменные остро­ ва. Опасность абразионных процессов увеличивается совместным действием тектонических и гравитационных процессов. В Предсаянском районе абразион­ ная опасность на юго-восточных склонах Олхинского плоскогорья может нега­ тивно повлиять на элементы хозяйственной инфраструктуры. Подтопление наи­ более развито на юго-западе Ангаро-Тунгусского района из-за наличия здесь

102

Опасные геоморфологические процессы на территории Иркутской области

крупных водохранилищ. Потенциально опасна и северная часть района, где под­ топлению, кроме указанных причин, может содействовать многолетняя мерзло­ та, являющаяся своеобразным водоупором и способствующая развитию верхо­ водки. Широко развито подтопление в крупных городах.

Вклад остальных опасных геоморфологических процессов в общий их спектр по территории Иркутской области незначителен и в совокупности состав­ ляет не более 1 %. Тем не менее, среди них можно отметить относительно небла­ гоприятные процессы эоловой седиментации на о. Ольхон, заболачивание в районе внутренних дельт Предсаянского краевого прогиба, опасные пролюви­ альные процессы в степных районах юга Иркутской области, просадочные и провальные явления, связанные с процессами галогенной тектоники, в местах развития соляных структур на Жигаловском валу. На локальном уровне анализа опасных геоморфологических процессов, а также при исследовании конкретно­ го субъекта или вида природопользования (хозяйственной деятельности) воз­ можно выделение и некоторых других опасных геоморфологических процессов.

Анализ структуры опасных геоморфологических процессов для территории всей Иркутской области установил бимодальный характер распределения их спектра с началом перехода к полимодальному. Это позволяет заключить, что в целом для территории Иркутской области, согласно предложенной синергети­ ческой модели (см. рис. 3.8), геоморфологическая система находится в состоянии окончания притока энергии и начала ее трансформации. Ее структурно-генети­ ческая позиция характеризуется переходом от оростатического состояния к ме­ тастатическому, а тип структуры геоморфологических процессов переходный от инициального к трансакционному.

103

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов - локальный уровень

Смысл, который вкладывается в понятие активного разлома и зоны разло­ ма, подробно рассмотрен в [Кузьмин, 19986]. Здесь лишь добавим, что неотектонические и современные движения земной коры существенно усложняют инфраструктуру, увеличивают линейные параметры и снижают прочностные свойства горных пород в зонах разломов. Поэтому активные разломы и геодинамические процессы в их зонах являются фактором развития опасных геоморфо­ логических процессов.

Зная фактор возникновения геоморфологической опасности, можно опре­ делить соотносящийся с этим фактором количественный критерий ее оценки. В нашем случае критерием оценки геоморфологической опасности может быть плотность разломов, определяемая как количество разломов или их отрезков на некоторой стандартной площади [Шерман, 1977]. Плотность активных разломов является показателем раздробленности земной коры и на статистическом уров­ не отражает степень ее современной геодинамической активности. Этот крите­ рий может быть использован для зон разломов с преобладанием любого кинема­ тического типа: сдвига, сброса, взброса и др.

На локальном уровне следы активности разломов выражаются в спрямлен­ ных элементах ландшафта, в изменении формы изогипс рельефа: спрямленные участки речных долин, склонов и водораздельных гряд, коленообразные изгибы русел, выдвижение бортов долин и подпруды, уступы, эскарпы и антецедентные долины, водопады, каскады и камнепады в профилях рек, исчезновение воды в руслах, примечательные элементы ландшафта и топографии и др. При этом по­ мимо полевых геоморфологических методов [Гардинер, Дакомб, 1990] использу­ ются традиционные методы дистанционного картирования топографических и гипсометрических карт, аэрофотографических и космических снимков. В случае обнаружения знаков движения их кинематика и абсолютное значение фиксиру­ ются на карте. Затем данная карта проходит проверку полевыми структурно-гео­ логическими и геоморфологическими методами. Подтвержденные таким обра­ зом активные разломы получают статус зон геоморфологической опасности.

4.1.Опасные геоморфологические процессы

взонах активных разломов на Иркутско-Черемховской равнине

4Л.1. П роцедура исследований

Зоны активных разломов имеют своеобразное геоморфологическое строе­ ние [Кузьмин, 1990, 19916, 1995]. Тектонические подвижки по ним отражаются в элементах морфологии и морфометрии рельефа, особенностях ландшафта, влия­ ют на особенности протекания геоморфологических процессов, а их следы до­ статочно долгое время (в аспекте решения производственных задач) сохраняют­ ся. Это открывает новые возможности для использования рельефа и особенностей современных геоморфологических процессов в качестве индикаторов активнос­ ти разломов в четвертичном периоде, прежде всего голоценовой и современной, и параметров для оценки риска природопользования.

Разделить тектонический и экзогенный (структурный или климатический) рельеф на практике не всегда просто, поскольку сами тектонически обусловлен­ ные деформации рельефа сохраняются с геологической точки зрения недолго, однако их геоморфологический эффект проявляется длительно, вызывая к жиз­ ни в том числе, казалось бы, и нетипичные для тектоники геоморфологические процессы и формы рельефа.

105

Глава А

Подавляющее большинство активных разломов располагается в горных об­ ластях, зонах контакта литосферных плит с высокой современной геодинамической активностью. Во внутренних частях литосферных плит, в платформенных тектонических условиях со спокойным тектоническим режимом активные раз­ ломы отмечаются довольно редко. Здесь они представлены главным образом от­ дельными активизированными фрагментами зон древних разломов. В большин­ стве случаев эта активизация является латентной, не имеет тектонической при­ роды и связана с пассивной реакцией разнородной по реологическим свойствам геологической среды в зонах разломов и в межразломных пространствах на эк­ зогенные геоморфологические процессы или деятельность человека. В исключи­ тельных случаях активизация разломов на платформах может быть связана и собственно с тектогенезом, отголосками которого являются опасные геоморфо­ логические процессы.

Недавно фрагменты зон разломов, активизированные в поздний плейсто­ цен-голоцен (последние 130 тысяч лет), обнаружены на юге Сибирской плат­ формы в пределах Иркутско-Черемховской равнины при изучении строения рельефа и характера рыхлых четвертичных отложений. Некоторые разломы ак­ тивизировались в историческое время, о чем свидетельствуют геологические маркеры в виде палеосейсмодислокаций разной степени сохранности, подтверж­ денные в том числе и методами радиоуглеродного датирования [Аржанников и др., 2004; Аржанникова, Аржанников, 2005]. Это обстоятельство побудило изу­ чить фрагменты некоторых зон разломов на Иркутско-Черемховской равнине на предмет их геоморфологической опасности и позднечетвертичной активности. Другим мотивом исследований явился практический аспект проблемы, посколь­ ку, говоря о природной опасности, мы всегда подразумеваем хозяйственную де­ ятельность человека и возникающий в ее процессе риск природопользования.

С 2006 г. Восточносибирская нефтегазовая компания (ВСГК) ведет подго­ товку проектной документации на строительство магистрального газопровода, который соединит Ковыктинское газоконденсатное месторождение (КГМ) в вер­ ховьях р. Лены и потребителей газа в южных промышленно развитых районах Иркутской области. Конечным пунктом газопровода является город Иркутск. На субмеридиональном отрезке от Саянска до Иркутска газопровод будет прохо­ дить по хозяйственно освоенным районам в пределах пологохолмистой Иркут­ ско-Черемховской равнины на юге Сибирской платформы. Здесь его пересекают зоны древних разломов, часть из которых может представлять потенциальную опасность за счет активизации отдельных разрывов в их зонах в позднечетвер­ тичное время. По заказу ВСГК проведена оценка степени активности и геомор­ фологической опасности наиболее проблемных зон разломов, пересекающих трассу проектируемого газопровода или проходящих в непосредственной бли­ зости от нее (рис. 4.1).

Важность использования геоморфологических методов для анализа актив­ ности разломов проистекает из повышенной опасности последних для человека, его хозяйственной деятельности и производственных объектов, в том числе ма­ гистральных трубопроводов. Разломы представляют опасность не только непо­ средственную, так, например, вызванные ими землетрясения могут привести к разрыву трубы, что является самым серьезным видом аварий. Подвижки по ак­ тивным разломам, пусть и не сейсмогенерирующие, вызывают целый комплекс геоморфологических процессов — осыпи, обвалы, суффозия, плановые дефор­ мации русел рек и др. Эти процессы не менее опасны для линейных сооружений

106

Глава 4

мальному функционированию проектируемого трубопровода, представляются нетипичными для данной морфологии рельефа, а их активность не соответству­ ет локальной или региональной геоморфодинамической ситуации.

Цель исследований —дать геоморфологическую характеристику зон раз­ ломов, предположительно активных, и осуществить поиск геоморфологических критериев степени их активности на современном этапе, в голоцене и позднем плейстоцене, оценить степень геоморфологической опасности изученных раз­ ломов.

Задачи исследований: 1) общая геоморфологическая и ландшафтная харак­ теристика предположительно активизированных фрагментов зон разломов и ок­ ружающих их территорий; 2) оценка морфометрических и морфологических па­ раметров зон активных разломов по геоморфологическим критериям; 3) выявле­ ние геоморфологических реперов, маркеров и критериев для оценки активности зон разломов — возраста и амплитуды тектонических деформаций; 4) оценка интегральной геоморфологической опасности активных разломов для проекти­ руемого газопровода.

В методическом плане использованы как методы непосредственно полевых геоморфологических исследований, так и анализ дистанционного материала: то­ пографических и тематических карт, космических изображений. В методологи­ ческом плане изучались, прежде всего, имеющиеся у ВСГК данные по строению, динамике и кинематике разломов: структурно-геологические, тектонофизические, геофизические и др. В дальнейшем этот комплекс данных стал основой для выбора мест предпочтительного геоморфологического изучения: точечных и маршрутных исследований, закладки геоморфологических профилей и т. д. По­ левая и дистанционная информация позволила провести геоморфологический анализ разломных зон, типизировать их по степени геоморфологической опаснос­ ти, а в дальнейшем обобщить рекомендации по защите от опасных процессов.

Составлена специальная таблица (табл. 4.1), в которой сгруппированы мор­ фологические и морфометрические характеристики изученных зон разломов, предполагаемое время последней активизации, положение в системе ярусности рельефа и некоторые другие параметры. В табл. 4.1 приведена также общая ха­ рактеристика грунтов, распространенных в зоне разлома (в некоторых случаях

ина соседних территориях), выделены опасные геоморфологические процессы

иохарактеризованы условия, в которых они активизируются. Здесь отмечена протяженность не всего разлома, а только его активизированного сегмента, не­ посредственно примыкающего к трассе или пересекающего трассу проектируе­ мого трубопровода. Она обычно приводилась по результатам полевых или дис­ танционных геоморфологических наблюдений.

Время последней активизации разлома дано в монографии по относитель­ ной геохронологической шкале, которая применительно к этим конкретным ис­ следованиям имеет следующие градации. Современная активизация разлома —

последние 500 лет, исторический период (поздний голоцен) — 2500 —500 лет назад, голоцен (ранний и средний) — 11 500 —2500 лет назад, поздний плейсто­ цен — 126—11,5тыс. лет назад, средний плейстоцен — 781 —126тыс. лет назад, ранний плейстоцен — 1806 —781 тыс. лет назад. Временные рубежи даны здесь в соответствии с Международной геохронологической и климатостратиграфичес­ кой шкалой четвертичного периода — Global Boundary Stratotype Sections and Points, v. 2004 b SACCOM INQUA [A new..., 2005].

Ярусы рельефа приведены в соответствии с классическими геоморфологи­ ческими построениями [Мещеряков, 1972; Костенко, 1999; Геоморфология, 2005;

108