книги / Опасные геоморфологические процессы и риск природопользования

112

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов — локальный уровень

как показывает потенциальную энергетику геоморфологических процессов, их вероятную активность и, следовательно, опасность для проектируемого газопро­ вода. Для сдвиговых разломов эта характеристика неинформативна.

Приведена в табл. 4.1 общая характеристика грунтов (по [Тржцинскийидр., 2005] и на основе полевых исследований) как в предполагаемой зоне разлома, так и на соседних территориях. Выделены грунты рыхлые (связные и несвязные), полускальные и скальные. Определены также гранулометрический и механичес­ кий состав грунтов, на основе которых выделены их группы: глины, суглинки, супеси, пески и т. д. Особо отмечены техногенные грунты, дорожные покрытия, строительные площадки и т. п. Эти характеристики позволяют судить о реологи­ ческих свойствах среды, в которой происходит развитие зон активных разломов [Ломтадзе, 1978].

Наиболее важную группу в табл. 4.1 составляют выделенные опасные гео­ морфологические процессы. Они определены, прежде всего, как потенциальные, которые могут активизироваться в зонах тех или иных разломов в результате ин­ женерно-технических мероприятий по строительству и эксплуатации проекти­ руемого трубопровода. В примечаниях указаны условия, при которых может произойти эта активизация.

4.1.2. Геоморфологическое строение зон активных разломов

Разлом 1-1 расположен в русле, на низкой и высокой пойме р. Ока в ее ниж­ нем течении, в районе поселков Ухтуй и Норы, на северо-восточной окраине г. Зима. Особая значимость в изучении этого разлома продиктована тем обстоя­ тельством, что в данном районе трасса газопровода пересекает Оку, которая яв­ ляется крупной водной артерией. Водный переход газопровода через нее — сложное техническое и технологическое предприятие, требующее особого вни­ мания к проблемам технической и экологической безопасности. Разрыв трубы в этом месте чреват экологической катастрофой.

Полевое обследование разлома 1-1 проводилось комплексно маршрутным путем, без отдельных точек наблюдения в связи с тем, что рельеф территории в вертикальном расчленении однообразен — пойменно-долинный, плоский, мес­ тами кочкарно-западинный на месте высохших болот. Старицы, мелкие протоки, береговые и русловые валы, блюдца высохших пойменных озер —вот набор ти­ пичных морфологических элементов района.

Рельеф сильно изменен человеком. В окрестностях повсеместно распро­ странены сельскохозяйственные земли в основном скотоводческой ориентации: выгоны, пастбища, фермы и т. п. Типичен для района и техногенный ландшафт: многочисленные дамбы, трасса этиленопровода Зима—Ангарск, карьеры, доро­ ги, выемки, брошенные строения, металлические и железобетонные конструк­ ции, терриконы, насыпные валы и др.

В ходе полевых маршрутов геоморфологических признаков современных тектонических смещений не обнаружено. Более того, активность геоморфологи­ ческих процессов, которые могут иметь отношение к разломной тектонике, в це­ лом низкая. Следует отметить только боковую эрозию в русле Оки, особенно на левом берегу. В береговом уступе высота обрушений достигает 3 м. Берег сложен песчаным и супесчаным материалом. Можно предположить, что подмыв осу­ ществляется со скоростью не менее 0,5 м/год. Главным стимулирующим факто­ ром размыва берегов являются паводки.

К сожалению, полевые геоморфологические наблюдения не позволяют сде­ лать каких-либо выводов об активности разлома, его кинематике и внутренней

И З

Глава 4

структуре. На основе изучения космических снимков и топографических карт можно сделать следующие предположения относительно активности разлома в четвертичное время.

Разлом имеет сдвиговую природу. Об этом свидетельствует коленообраз­ ный изгиб русла Оки. Если принять его за сдвиг, то амплитуда составляет 1,4 км. Анализ космоснимка показывает, что при этом двигалось только юго-восточное крыло разлома. Возможно, сдвиговая тектоническая активизация сопровожда­ лась слабым поднятием юго-восточного крыла, что изменило направление русла р. Ока, которая ранее текла вдоль правого склона. Можно отметить наличие вер­ тикального компонента движений.

Река Ока намыла мыс из галечно-гравийного материала в районе мостового перехода (автомобильная трасса М-53), в результате чего сформировался круп­ ный меандр. Время (продолжительность) формирования таких меандров и намы­ тых галечных мысов составляет в среднем 150—200 тыс. лет [Методическое..., 1987]. Следовательно, изгиб русла р. Ока произошел раньше этого времени. О современных или голоценовых сдвиговых тектонических подвижках по разло­ му могли бы свидетельствовать плановые деформации главного русла р. Ока или ее отдельных проток в районе автомобильного моста и пос. Норы, но такие де­ формации в указанном районе отсутствуют.

Однако уже после формирования мыса и меандра (возможно, в конце позд­ него плейстоцена) северо-западное крыло разлома немного опустилось, что выз­ вало формирование новых проток и островов. Затем уже протоки стали зано­ ситься аллювием, острова —объединяться, а река стала возвращаться в прежнее русло вдоль разлома.

Рассмотрим показательный пример. На топографической карте исследуе­ мого района выпуска 1940-х гг. масштаба 1:25 000 в русле р. Ока отмечается мно­ жество мелких островов, а также крупные острова —Красненький, Чупин, Про­ нин и др. Но на космическом снимке 1997 г. остров Красненький уже отсутствует (отделяющая его от основного берега протока была за это время занесена аллю­ вием и поросла пойменно-кустарниковой растительностью), а мелкие острова вокруг о-вов Чупин и Пронин также за счет осаждения аллювия соединились с ними, образовав один крупный остров. Ниже по течению р. Ока многие острова также присоединились к береговой линии. Это говорит о стабилизации русловой деятельности и заилении проток.

Принимая во внимание дистанционные материалы, следует отметить, что предположительно разлом активизировался в конце среднего плейстоцена как правый сдвиг со слабым воздыманием юго-восточного крыла (общее тектоничес­ кое поднятие). В конце позднего плейстоцена лишь слабо активизировалось се­ веро-западное крыло в виде очень незначительного общего тектонического опус­ кания. Этот процесс мог и вовсе не повлиять на геодинамическую ситуацию в зоне разлома 1-1.

Из приведенных выше соображений можно заключить, что разлом не был активен в последние 150—200 тысяч лет, поэтому он не представляет реальной опасности для проектируемого трубопровода.

Разлом 1-3 непосредственно трассу проектируемого газопровода Ковык­ та—Саянск—Ангарск не пересекает. Он расположен в правом борту долины р. Ока и формирует ее придолинный уступ. Тем не менее, разлом был изучен с помощью дистанционных методов, так как расположен недалеко (в 2,5 км) от разлома 1-1, а самое главное —связан с ним, как представляется, парагенетической связью.

114

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов - локальный уровень

Три активизированных сегмента разлома 1-3 расположены эшелонированно (см. табл. 4.1), так что указывают на левый сдвиг. Вместе с тем сами уступы свидетельствуют о разломе как о сбросе. Характеристика уступа представлена в табл. 4.2.

Собственные возрастные геоморфологические маркеры сдвига или сброса отсутствуют. Но если допустить, что разломы 1-1 и 1-3 функционировали как со­ пряженные, получается следующая картина. В конце среднего плейстоцена про­ изошла совместная активизация разломов 1-1 и 1-3. Осуществлялась пласти­ ческая деформация блоков (растяжение — в остром угле) с незначительным воздыманием блока, зажатого между этими разломами. Блок двигался на юго- юго-запад, что привело к смещению русла р. Ока в этом же направлении (см. раз­ лом 1-1). В конце позднего плейстоцена по разломам могли произойти сбросовые подвижки, причем по разлому 1-1 очень слабые: либо они вообще отсутствовали, либо это движение компенсировалось пластичным осадочным чехлом поймы. По разлому 1-3 движение могло быть более сильным: эти сбросовые подвижки, если и имели место, то носили пролонгированный характер. Таким образом, накоп­ ленная амплитуда сброса по разлому 1-3 может составлять ориентировочно 40 м.

Таблица 4.2

Морфометрические характеристики уступов (эскарпов) в зонах изученных разломов

*Указана максимальная высота уступа.

115

Глава 4

Причем неясно, является ли это результатом только позднеплейстоценовой ак­ тивности или суммарным показателем с предыдущим этапом активизации конца среднего плейстоцена.

Разлом 2-1. Дистанционная информация (см. табл. 4.1) дает хорошее пред­ ставление о разломе как не активном, поэтому непосредственные полевые гео­ морфологические наблюдения в его зоне не проводились. Репера, маркирующие возраст подвижек, отсутствуют. Характер рельефа не указывает на признаки да­ же четвертичной активизации разлома.

Разлом 4-1 расположен в правом борту небольшого распадка — притока р. Унга, в районе пос. Тыреть. Его характеристики представлены в табл. 4.1. Осо­ бая актуальность изучения этого разлома, а также расположенного недалеко от крутого уступа в правом борту долины р. Унга обусловлена тем обстоятельством, что в 1993 г. в этом районе произошла авария на магистральном нефтепроводе Омск—Ангарск. Причину аварии усматривали, в частности, в геодинамическом воздействии активных разломов.

Полевыми геоморфологическими методами исследован не только собствен­ но разлом 4-1, но и все пространство до русла Унги. Был заложен специальный геоморфологический профиль приблизительно вдоль трассы проектируемого га­ зопровода (рис. 4.2). Вдоль профиля проводились маршрутные исследования морфологии и морфометрии рельефа, а также заложено девять точек стационар­ ных наблюдений.

Рас. 4.2. Геоморфологический профиль вкрест простирания зоны разлома 4-1.

1 — законсервированная утилизационная скважина; 2 — навалы старых железобетонных и металлических конструкций; 3 - другие техногенные преобразования рельефа; 4 - техногенный селевой поток; 5 —техногенная суффозия.

116

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов — локальный уровень

Точка наблюдения 4-1-1 расположена в русле ручья, впадающего в р. Унга в районе пос.Тыреть. Ширина поймы составляет 10—15м. Она практически не возвышается над руслом и распадок представляет собой, по сути, типичный лог. В русле имеется живой поток в виде небольшого ручья. Дно распадка сильно закустарено. Собственно сам водоток в Унгу не впадает, а теряется в грунте при пересечении зоны разлома, проходящего вдоль правого борта ее долины. Живой поток сохраняется только в весеннее время. Это является косвенным свидетель­ ством высокой раздробленности горных пород в зоне данного разлома и ее высо­ кой геодинамической активности.

Точка наблюдения 4-1-2 расположена в подножии крупного уступа (см. рис. 4.2) на правом борту долины ручья. Элементы ориентации плоскости уступа 335° L 30 —35° (см. табл. 4.2). Дно распадка здесь резко переходит в уступ, без на­ личия каких-либо дополнительных ступеней или уровней, что может свидетель­ ствовать либо о чрезвычайной молодости долины (что маловероятно), либо о по­ стоянном подновлении ее дна и активном выносе осадочного материала из подножия уступа.

Точка наблюдения 4-1-3 расположена на бровке уступа. Высота уступа при его незначительной протяженности (менее 1 км) аномально большая —50 —55 м. Поверхность уступа ровная, полностью залесена вторичным березовым лесом возрастом 45 —50 лет с редкими включениями сосны (их возраст не более 20 — 25 лет). В окружении приспевающих светлохвойных сосновых лесов это являет­ ся свидетельством, вероятнее всего, сведения леса на уступе в прошлом. Далее к юго-востоку по профилю (см. рис. 4.2) уступ переходит в пологий склон и еще далее —в водораздельную плоскую гриву, которая покрыта уже сосново-березо­ вым лесом 120—150-летнего возраста.

На правом борту ручья в предполагаемой зоне влияния разлома следов разломной тектоники в рельефе не обнаружено. Но весь правый борт, особенно район перехода к склону и водоразделу, несет следы техногенных преобразова­ ний современных и прошлых (25—30 лет назад по возрасту деревьев, произрас­ тающих на техногенных навалах и в канавах). Рядом с трассой нефтепровода Омск—Ангарск бульдозером сооружены терриконы высотой до 4—5 м. Около 30 лет назад (возраст по деревьям) прорублена зарастающая ныне просека, на ко­ торой набросаны старые металлические и железобетонные крупногабаритные конструкции и прочий строительный хлам. Можно утверждать, что весь участок

впоследние 50 —60 лет постоянно подвергается техногенным воздействиям, его рельеф преобразуется, что затрудняет его интерпретацию.

Точка наблюдения 4-1-4. Теперь направимся к северо-восточному участку геоморфологического профиля. Здесь он переходит на склон средней крутизны (8—10°) на левом борту ручья (см. рис. 4.2). На склоне проходят две параллельные автомобильные проселочные дороги, а также отмечаются старые брошенные ко­ леи. Склон имеет относительно ровную поверхность, следов разломной тектони­ ки на нем не обнаружено.

Точка наблюдения 4-1-5 расположена далее по профилю (см. рис. 4.2) на во­ дораздельной гриве между описанным выше ручьем и долиной р. Унга. Поверх­ ность гривы в целом плоская, но подвержена сильным техногенных изменениям

внедавнем прошлом: колеи старых дорог, канавы, закопы, навалы, траншеи и т. п. До 1940 —1950-х гг. именно в этом месте проходил основной участок магист­ рального автомобильного тракта М-53. Главный техногенный объект на гриве, из-за которого ее поверхность и была столь сильно изменена, — это старая за-

117

Глава А

консервированная скважина, пробуренная для захоронения отходов солерудника в пос. Тыреть. В настоящий момент скважина находится под напором рапы. Тампонаж скважины произведен некачественно. Рапа сочится как через горло­ вину скважины (неисправность вентильной системы и заглушек), так и через грунт на прилегающий крутой склон долины р. Унга (неисправность обсадной колонны).

Точка наблюдения 4-1-6 расположена на бровке уступа на правом борту до­ лины р. Унга рядом со старой законсервированной скважиной. Бровка четко вы­ ражена на всем протяжении уступа и отбивается, в том числе, по границе зале­ сенных участков.

Точка наблюдения 4-1-7 расположена в подножии уступа в правом борту до­ лины р. Унга (см. рис. 4.2). Элементы залегания поверхности уступа составля­ ют 350° L 40 —45°. Сама поверхность ровная, частично залесена березовыми кол­ ками. Высота уступа 22 —25 м. В результате описанных выше неисправностей на законсервированной скважине на склоне уступа образовался узкий шлейф (ши­ рина 4—5 м) из очень переувлажненного грунта, который стекает вниз в виде се­ левого или техногенно-солифюкционного потока. Селевой поток сформировал в подножии уступа довольно значительный (учитывая, что он действует с начала 1980-х гг.) конус выноса: ширина 2,5 —3,0 м, длина 5 —6 м, высота 0,5—1,0 м. Ак­ тивно развивающаяся в подножии уступа техногенная суффозия и переувлажне­ ние его поверхности обусловливают отрывы небольших блоков и поверхностные оползни. Следов собственно разломной тектоники в рельефе не обнаружено.

Точка наблюдения 4-1-8 расположена на I террасе на правом борту долины р. Унга. Высота террасы составляет 2,5 —3,0 м, ширина 250 —300 м. Уступ террасы имеет наклон 30 —35°. Поверхность террасы подвержена сильным техногенным изменениям.

Точка наблюдения 4-1-9 расположена на низкой пойме Унги (см. рис. 4.2). Высота поймы составляет 1 —2 м, ширина 50 —60 м. В русле, на низкой и высокой пойме на изученном участке долины р. Унга следов разломной тектоники в рель­ ефе обнаружить не удалось. Но поверхность поймы, так же как и террасы, под­ вергнута очень сильным техногенным изменениям: карьеры, дороги, выемки, вскрыши и т. п.

Таким образом, полевое геоморфологическое обследование района разлома 4-1 не выявило явных признаков его современной или позднечетвертичной геодинамической активности. Тем не менее, несколько в стороне от изучаемого участка, на дистальном продолжении разлома 4-1 на современной автомобиль­ ной дороге М-53, проходящей вдоль крутого склона узкого субмеридионального лога, происходят постоянные деформации асфальтного полотна в виде пучения и искривления. Полотно подвергается ремонту каждые 2—3 года. При исследова­ нии автомобильной трассы прямых разрывных деформаций асфальта не обнару­ жено, но это может быть связано с постоянным ее ремонтом и подновлением. Однако следы валов пучения и изгиба полотна дороги очевидны.

Анализ дистанционных материалов также позволил получить несколько косвенных признаков голоценовой активности разлома 4-1. Поэтому заключение о голоценовом или даже современном возрасте последней активизации сбросо­ вых подвижек по разлому основывается на следующих косвенных признаках: 1) уступ очень крутой и при этом короткий; 2) на нем постоянно активизируются склоновые процессы, несмотря на залесенность поверхности; 3) подножие усту­ па наиболее крутое, что является четким дешифровочным признаком активных

118

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов - локальный уровень

сбросовых разломов; 4) уступ опирается на небольшой суходольный лог, кото­ рый в принципе не в состоянии обеспечить развитие геодинамических процес­ сов на нем (например, рядом значительно более крупная р. Унга обеспечивает геодинамику крутого склона высотой всего 20 —25 м, а в данном случае высота уступа равна 60 м); 5) выше уступа рельеф резко выполаживается и переходит в плоскую гриву; 6) без подновления (в нашем случае именно тектонического, по­ скольку другого столь значительного фактора не может быть) подобные уступы выполаживаются до 8-10° за 3 0 -4 0 тыс. лет [Oilier, 1981]. Вероятнее всего, в данном районе и разлом 4-1, и уступ в правом борту долины р. Унга могут функ­ ционировать как сбросы в настоящий момент, являясь, по-видимому, фрагмента­ ми более крупной разломной зоны.

Разлом 4-2 располагается отдельными сегментами (см. табл. 4.1) вдоль невы­ сокого уступа (см. табл. 4.2) в правом борту долины р. Унга и на правом борту глу­ бокого распадка в районе автомобильной трассы М-53 (на запад-юго-запад от трассы). Разлом изучался визуально только маршрутным путем и был описан по аналогии с разломом 4-1, так как расположен всего в нескольких километрах от него. Непосредственно трассу проектируемого газопровода разлом 4-2 не пере­ секает. Однако есть основания считать, что он находится в парагенетической связи с разломом 4-1, и вместе они создают достаточно сложную в инженернотехническом отношении геодинамическую ситуацию в районе.

Полевые геоморфологические исследования и анализ космических изоб­ ражений свидетельствуют, что разлом подчеркивается всеми элементами топо­ графии — природными и техногенными. Уступ и лог являются постоянным и труднопреодолимым (с большими финансовыми затратами) препятствием для ведения хозяйственной деятельности. По уступу происходят постоянные сме­ щения рыхлого материала (оползни, осыпи, особы, отседание блоков и т. п.), а по логу постоянно идет глубинная эрозия, формируются овраги. Активность этих процессов невысокая, но действуют они постоянно и однонаправленно. Объяс­ нить столь мелкие формы рельефа влиянием только климата невозможно. Без тектонического подновления они давно были бы снивелированы. Хотя р. Унга, конечно, подмывает уступ, но она, скорее всего, просто удаляет формирующий­ ся у подножия рыхлый материал, при этом уступ остается очень крутым.

Парагенетическая связь разломов 4-1 и 4-2 очевидна, поскольку именно в месте их пересечения (сочленения) на автомобильной дороге М-53 происходят основные деформации асфальтного полотна. Более того, на северном окончании разлома 4-2 сформировалась мульдообразная котловина в рельефе, конфигура­ цию которой нельзя объяснить только гидродинамическими процессами в доли­ не р. Унга. Возможно, это суффозионная или карстовая воронка, в основании которой лежит высокотрещиноватый блок.

Разлом 5-1 располагается в 2 км к юго-западу от пос. Залари, рядом с авто­ мобильной дорогой, на левом склоне долины р. Залари (см. табл. 4.1). Долина р. Залари в этом районе достаточно широкая (более 1 км), с плоским дном. Русло реки активно меандрирует, создавая кочкарно-западинный, сильно заболочен­ ный рельеф поймы. Правый борт долины более крутой, чем левый, где располо­ жен разлом 5-1. Разлом был изучен как полевыми, так и дистанционными геомор­ фологическими методами.

Точка наблюдения 5-1-1 располагается на высокой древней террасе р. Залари. Поверхность ее ровная, плоская (1—2°). На ней располагаются сельскохозяйст­ венные земли —залежь 3—4-летнего возраста. Следов разломной тектоники нет.

119

Глава А

Точка наблюдения 5-1-2 располагается в районе бровки рассмотренной вы­ ше древней террасы. Перегиб бровки слабо выражен еще в связи с тем, что сама терраса расчленена и существенно деформирована пологовогнутыми балками. При переходе к современному склону долины р. Залари (элементы залегания склона 180° L 8—12°) в устье балок отмечаются небольшие овраги протяженнос­ тью до нескольких метров. Спускающийся вниз в долину от бровки древней тер­ расы склон средней крутизны также распахан. Следов разломной тектоники в рельефе не обнаружено.

Точка наблюдения 5-1-3 располагается в районе бровки современной I террасы р. Залари. Высота террасы составляет 3,0 —3,5 м, ширина в данном мес­ те 12—15м (в 1км ниже по течению ширина террасы достигает 100 —120 м). Тер­ раса аккумулятивная и в настоящий момент активно подмывается боковой эро­ зией р. Залари, русло которой располагается всего в 15 м от уступа террасы.

Весь ландшафт в районе разлома 5-1 подвергнут активному антропогенному воздействию, прежде всего сельскохозяйственному: пашни, выгоны, пастбища, сенокосы и т. д. К западу от разлома, вдоль автомобильной трассы располагаются карьеры, дорожные выемки и другие техногенные объекты. Следов разломной тектоники не обнаружено.

На космоснимке разлом практически не просматривается и подчеркивается лишь переходом от пашни на склоне и водоразделе к пойменно-долинному комп­ лексу р. Залари, а также проходящей под склоном дорогой. Вся окружающая тер­ ритория подвергнута активному и давнему антропогенному воздействию. При­ веденные данные показывают, что разлом не был активен в позднечетвертичное время.

Разлом 5-2. Располагается на крутом правом склоне долины р. Хаптагун (приток р. Залари), который по простиранию переходит в крутой уступ (см. табл. 4.1, 4.2). На космоснимке разлом просматривается не отчетливо, возмож­ но, из-за большого количества антропогенных элементов ландшафта (сельскохо­ зяйственные земли) и техногенных нарушений рельефа (коридор нефтепровода Омск—Ангарск).

Точка наблюдения 5-2-1 располагается на дне долины р. Хаптагун в районе бровки I террасы. Высота террасы составляет 1,0—1,5 м, ширина в данном месте 50 —60 м. Поверхность террасы ровная, без следов криогенных преобразований. Пойма р. Хаптагун частично заболочена, с кочкарно-западинным рельефом, име­ ет ширину в месте исследования 200 —250 м. Следов разломной тектоники ни на пойме, ни на террасе не обнаружено.

Точка наблюдения 5-2-2 располагается на правом борту долины р. Хаптагун, в подножии уступа. Поверхность уступа относительно ровная, имеет элементы залегания 290° L30 —35°, покрыта спелым сосново-березовым лесом возрастом 150—180 лет. Следов разломной тектоники в рельефе уступа нет.

Точка наблюдения 5-2-3 располагается в средней части уступа правого борта долины р. Хаптагун. Поверхность уступа здесь становится круче —40 —45°. Она по-прежнему в целом ровная, залесена (чистый сосновый лес 100—120-летнего возраста), но появляются редкие ложбины стока —делли. Они имеют глубину до 1,5—2,0 м и ширину до 4—5 м. На участках, поверхность которых не скреплена корневой системой деревьев, отчетливо отмечаются свежие следы плоскостной эрозии.

Точка наблюдения 5-2-4 располагается на бровке уступа. В целом высота ус­ тупа составляет 50 —60 м. Уступ достаточно крутой и его поверхность нарушена

120