CC BY
59
Считая доказанным глубинное происхождение радона на территории города Иркутска [3], сравним результаты распределения радона в подвальных помещениях с картой разрывной тектоники на территории города (рис. 6) [6]. Анализ показывает, что в районе Радищево - Марата вдоль разлома отмечены точки с высокими значениями ЭРОА радона. В районе Глаз-ково (Кайская гора), поселке Ново-Иркутский наблюдается похожая картина. Это позволяет говорить о том, что радон, образующийся при распаде радиоактивных элементов в толще коренных пород, поднимается к поверхности по разломам и зонам тектонических нарушений.
Далее рассмотрим карту, отображающую картину ЭРОА радона на первых этажах жилого фонда города Иркутска (рис. 7). Аномальными участками опять выделяются: Радищево, Ново-Иркутский поселок и незначительное количество точек в Кировском районе. При этом аномалии на первых этажах, как правило, совпадают с аномалиями в подвальных помещениях.
Следует отметить, что данные аномалии на первых этажах находятся в частном секторе. В тех же местах, где построены типовые многоквартирные здания, на первых этажах содержание радона в пределах нормы при повышенных в подвалах.
1. www.niirg.ru
2. Радиационное обследование, создание карты радиационной обстановки территории города Ангарска / Мироненко С.Н. [и др.]. Иркутск, 2005.
3. Булнаев А.И., Макаров О.М., Зоренко О.М. Разработка комплекса мероприятий по радиационной (радоновой) безопасности на территории города Иркутска. Иркутск, 2008.
Главным преимуществом ГИС «РАДОН» является наличие внешней базы данных, привязанной к векторной карте в полной мере. Другими словами, все данные, относящиеся к опробованию на радон в городе Иркутске, физически хранятся в единой базе данных и используются ГИС в качестве основного источника данных для их визуализации. Это позволяет оперативно производить поиск информации по тому или иному объекту, в котором производилось опробование, а также синхронно обновлять данные на электронной карте радоноопасности города Иркутска.
Результаты обследования, вынесенные на карту Иркутска (см. рис.3-7), позволили провести районирование территории города по степени радоноопасно-сти, а их статистическая обработка - количественно оценить радоноопасность каждого из районов города, рассчитать дозы радиоактивного облучения населения за счет радона и риски негативных последствий от его воздействия на жителей Иркутска.
Разработанная геоинформационная система является эффективным инструментом для изучения распределения радона в пределах урбанизированных территорий для решения задач районирования городов по степени радоноопасности, а также для исследования взаимосвязи радона с разрывной тектоникой. Библиографический список
4. Руководство по методам контроля за радиоактивностью окружающей среды / Под ред. И.А. Соболева, Е.Н. Беляева. М.: Медицина, 2002. 432 с.
5. Справка по ArcView// www.esri.com
6. Лобацкая Р.М. Разломно-блоковая структура территории Иркутска как основа для сейсмомикрорайонирования // современная геодинамика и опасные природные процессы в центральной Азии. Иркутск, 2005. Вып. 3. С. 335-338.
УДК 551.4: 551.243.11 (235.35)
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ В ЗОНЕ ОСВОЕНИЯ ПОБЕРЕЖЬЯ ОЗЕРА БАЙКАЛ НА УЧАСТКЕ ПОРТ БАЙКАЛ - ПОС. КУЛТУК
Р.А.Качура1, А.С.Куклин2, В.К.Лапердин3, Н.В.Тимофеев4
1,2Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 3,4Институт земной коры СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128.
Дана оценка современного состояния геологической среды и основополагающих факторов формирования опасных геологических процессов на побережье озера Байкал (порт Байкал - пос. Култук), где при возведении любых сооружений необходима оценка степени геологической опасности территории, возникающей в результате сильных землетрясений, выпадения аномально большого количества осадков и техногенного фактора, о чем свидетельствует статистика повторяемости и интенсивности сейсмических и климатических событий. На этом основании участок п. Байкал - пос. Култук следует отнести к чрезвычайно опасным территориям, где высока степень риска проживания и отдыха людей и где многие объекты, в том числе и железная дорога, нуждаются в защите от опасных геологических процессов, возникающих в результате взаимодействия двух мегафакторов - природного и антропогенного.
1Качура Роман Алексеевич, аспирант. Kachura Roman Alekseevich, postgraduate student. 2Куклин Алексей Сергеевич, аспирант. Kuklin Aleksey Sergeevich, postgraduate student.
3Лапердин Валерий Кириллович, доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, e-mail: Lape-rdin@crust.irk.ru
Laperdin Valery Kirillovich, Doctor of geological and mineralogical sciences, senior research worker, e-mail: Laperdin@crust.irk.ru
"Тимофеев Николай Владимирович, аспирант, тел.: (3952) 426311
Timofeev^ikolay^ladimirovi^^
Ил. 3. Библиогр. 21 назв.
Ключевые слова: факторы; геологические процессы; тектоника; землетрясения; техногенез; сели; абразия; оползни; опасности; риски; защитные сооружения.
GEOLOGICAL HAZARDS IN THE DEVELOPMENT AREA OF LAKE BAIKAL SHORES ON THE SITE PORT BAIKAL - KULTUK SETTLEMENT
R.A. Kachura, A.S. Kuklin, V.K. Laperdin, N.V. Timofeev
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074. Institute of Earth Crust SB RAS, 128 Lermontov St., Irkutsk, 664033.
The authors estimate the current state of geological environment and the fundamental factors of dangerous geological processes formation on the coast of Lake Baikal (Port Baikal - Kultuk settlement), where before the erection of any structure it is necessary to assess the degree of area geologic hazard caused by strong earthquakes, abnormally large amount of precipitation and an anthropogenic factor, which is proved by the statistics of the frequency and intensity of seismic and climatic events. This is the reason to classify the site Baikal - Kultuk settlement as an extremely hazardous area with the high risk of residence and leisure and where many facilities, including the railway are needed to be protected from dangerous geological processes resulting from the interaction of two mega-factors - natural and anthropogenic.
3 figures. 21 sources.
Key words: factors; geological processes; tectonics; earthquakes, technogenesis; mudflows; abrasion; landslides; hazards; risks; protective structures.
Введение. Интенсивное, часто необоснованное строительство жилых и промышленных объектов в береговой зоне озера Байкал, между портом Байкал и посёлком Култук, требует рационального их размещения с учетом геологических опасностей, где в условиях усиления техногенного прессинга, наряду с естественно-развивающимися геологическими процессами, возникают качественно новые процессы природно-техногенного характера. Освоение северо-западного побережья озера может быть затруднено без надежной работы железной дороги, требующей постоянного контроля и эффективных мер защиты от геологических опасностей.
До начала заполнения водохранилища Иркутской ГЭС в 1957 г. был закончен перенос железнодорожной магистрали Иркутск - Слюдянка по ныне действующему перевальному пути. Ангарский участок Транссиба от г. Иркутска до станции Байкал оказался затопленным, а оставшийся над водой отрезок железной дороги длиной 89 км между станциями Байкал и Слюдянка стал тупиковым. Сейчас железнодорожный путь является историческим природно-техногенным памятником, востребованной зоной отдыха и служит основой освоения узкой береговой полосы, так как подъездные постоянно действующие автодороги пока отсутствуют, а зимники прокладываются по льду со стороны озера или с федеральной автомагистрали г. Иркутск - пос. Култук. Несмотря на труднодоступность и наличие широко распространённых опасных геологических процессов, создающих весьма сложные инженерно - геологические условия, побережье за 100 лет оказалось достаточно освоенным, но измененным в морфологическом облике. Практически каждый выровненный участок земли, в том числе конуса выносов, поймы и низкие террасы, представляющие опасные территории, продолжают занимать под жильё, отели, кемпинги, туристические базы, дачи и заводы для водозабора воды с глубины Байкала. Необходимость возведения гражданских и промышленных объ-
ектов на опасных участках предопределена, прежде всего, рельефом, а также уникальностью природного ландшафта. В 1971 году разразившиеся в Южном Прибайкалье ливни стали, с одной стороны, эталоном катастрофичности, а с другой - прошедшие паводки, сели, оползни-сплывы и обвалы «определили» поражаемые участки долин рек и ручьев, впадающих в озеро. За прошедшие 39 лет сменилось поколение немногочисленного коренного населения, работоспособная часть которого сейчас занята обслуживанием железной дороги, кемпингов, баз, туристов, ловлей и торговлей рыбы, а также на правах аборигенов продолжает активно осваивать опасные участки территории.
Кроме того, этот берег озера оказался подходящим для проведения научного эксперимента, связанного с наблюдением за космической частицей нейтрино. Выбор стационара, нейтринной обсерватории Института ядерных исследований Российской академии наук в устье р. Ивановки был обоснован наличием сброса Обручева, по которому в 100-300 метрах от берега дно озера опущено на глубину до 1300 м, что необходимо для проведения научного эксперимента. Вторым аргументом стало наличие территории для строительства комплекса жилых и служебных зданий.
Наблюдения проводятся со льда, который устанавливается во второй половине января, а разрушение ледяного покрова происходит в конце апреля - в мае. Следует подчеркнуть, что ежегодно, в марте в устье р. Ивановка практически в одном и том же месте, в ледяном покрове, достигающем толщины 9001250 мм, образуются опасные трещины шириной до нескольких метров. По краям трещин-разводов происходит торошение льда, а при их замерзании - формирование термических швов. Движение транспортных средств по льду, всегда связанное с риском, заканчивается в конце марта.
1. Факторы развития геологических опасностей. Формирование опасных геологических процес-
сов происходит в результате сложного взаимодействия эндогенных, экзогенных и техногенных факторов, определяющих повторяемость, структуру и динамику их развития в зависимости от высокой сейсмотектонической активности, морфологического и геологического строения, климатических особенностей, а также от характера и величины техногенной нагрузки.
1.1. Тектонический фактор. Современный облик рельефа территории Южного Прибайкалья сформировался в результате разнонаправленных движений блоков земной коры, что привело к образованию Южной котловины Байкальской впадины и её горного обрамления с севера - Приморского хребта, которые разделяются сбросом Обручева. В Южной котловине, кроме сброса Обручева, на фоне крупных региональных разломов (Чешского, Главного Саянского) имеется множество оперяющих субпараллельных нарушений, которые сформировали суммарную величину зоны дробления, представляющую полосу шириной до 30 км, и резкие перепады высот между отдельными блоками [1]. Например, в результате образования сброса Обручева перепады высот на расстоянии 15 км от водораздела хребта до подошвы каньона составляют 2000 м.
Глубинные палеозойские разломы, «оживая» в мезозое и кайнозое, способствовали формированию молодых разломов, имеющих простирание вдоль основных геоструктур [2]. Системы активизированных разломов отчетливо выражены в рельефе в виде разновеликих морфологических уступов, цепей линейных седловин, асимметричных рвов, часть которых в кристаллических породах заполнена рыхлыми отложениями. По другим тектоническим нарушениям (трещинам, разломам и скрытым ослабленным зонам) сформированы многие водотоки Приморского хребта, имеющие глубокие каньонообразные, с чередованием крутопадающих и пологих участков тальвегов, долины и выраженную прямолинейность.
На водораздельной части Приморского хребта преобладают плоские вершины - остатки «дорифто-вого» пенеплена, высотой 600-1000 м, расчлененные глубокими долинами рек, а обращённые к Байкалу склоны хребта по всему побережью имеют крутые (30-500) и отвесные скалы, представляющие обнажённую часть зоны сброса Обручева (рис.1).
Южная котловина оз. Байкал представляет собой позднекайнозойскую впадину, которая входит в систему Байкальского рифта и отличается высокой сейсмической активностью и, по отношению к северной котловине, заполнена различной толщей рыхлых отложений [3, 4]. По мнению Флоренсова Н.А. [5] и Логачева Н.А. [6], с южной депрессии начался рифтогенез, хотя ряд исследователей [7] считают северную котловину древнее южной. Возраст и величина опускания отдельных фрагментов Южной котловины обусловлены тектонической активностью, а мощность отложений определяется скоростью разрушения пород коренной основы и денудацией. Мощность кайнозойских осадков в Южной котловине варьирует от 4 до 6 км, а в дельте реки Селенги - 8 км [4]. Ощутимая разница в осадконакоплении подчёркивает сейсмотектоническую активность в целом всей котловины и отдельных бло-
ков земной коры, составляющих её дно в различные периоды времени. Например, Солзанская депрессия, имеющая структурно-тектоническое сходство с заливом Провал, была заполнена за четвертичный период более чем на 500 м [8]. В заливе же Провал за аналогичное время седиментация превышает 300 м [9]. Темп опускания кристаллического ложа Южной котловины в третичном периоде (25-30 млн лет) составил 70м за 1 млн лет [10]. В антропогене скорость седиментации возросла в 6-7 раз и составила за 1 млн лет 400-500 м. Начиная с 60 годов XX века многие исследователи провели наблюдения и расчеты скорости накопления осадков на дне Байкала. Например, по данным Л.М. Князевой [11], скорость сидементации равна 4-6 мг/см2 в год, А.Н. Афанасьева - 508 г/м2, И.Б. Мизандронцева - в одном случае 2,5 г/м2, а в другом - совместно с М.К Шимараевой [12] - 16 см за 1000 лет. От 3,13 до 4,7 см за 1000 лет определена скорость накопления осадков К.К. Вотинцевым и др. [13]. Близкие цифры приводят Г.И. Галазий и Е.Н.Тарасова [14] по четырем станциям, где средняя величина осадков составила 12,3 см за 1000 лет. По нашим 25-летним стационарным наблюдениям средняя скорость денудации в бассейне Байкала находится в пределах 0,007 мм/год, а величина накопления осадков за год составляет 0,109 мм, за 1 млн лет -109 м.
Суммарная мощность осадков в котловинах Байкала, и даже в их фрагментах, различна, что объясняется неравномерностью тектонического развития отдельных участков озера и величиной наносов. Вдоль подошв подводных каньонов мощность донных отложений отражает силу и частоту толчков землетрясений и наводнений, что можно сопоставить с исторически зафиксированными опасными геологическими и синоптическими событиями.
Рис. 1. Обнажение кристаллических сланцев. Обвало-опасный участок берега
1.2. Сейсмический фактор. Территория южной оконечности озера переживает период сейсмической активности, связанной с тектоническими процессами, протекающими здесь начиная с позднего кайнозоя [3]. Наличие глубинных разломов определяет участки с повышенной сейсмичностью интенсивностью в 7-10 баллов и более (здесь и далее по 12-балльной шкале МЗК-64). Отметим, что сильные сейсмические события здесь наблюдались и ранее - 27 июня 1742 г., М-7.7; 24 октября 1769 г., М~7.3; 1 августа 1779 г., М~6.6.
О высоком сейсмическом потенциале территории южной котловины озера в ХХ веке свидетельствуют данные о более чем 50-ти землетрясениях силой 6-8 баллов. Наиболее сильные из них зарегистрированы: 11 апреля 1902 г., М~6.6 [15], в1950, 1953, 1957, 1961 гг. и 25 февраля 1999 г., 6.0 [16].
В XXI веке (27 августа 2008 г.) было зафиксировано Култукское землетрясение, ставшее сильнейшим за последние 50 лет. Сейсмическое событие произошло в результате подвижки типа сброса - сдвига по наклонным плоскостям сброса Обручева и ветвям разрывов субширотного простирания юго-восточного окончания Главного Саянского разлома, сформировавших в западной части озера сейсмогенерирующий узел. Параметры землетрясения составили 6,2, К=15,2, гипоцентр, по данным сейсмологической службы, находился на глубине 16 км, а интенсивность сотрясений в эпицентре достигала 7-8 баллов. Землетрясение ощущалось на территории юга Восточной Сибири от Красноярска до Читы и от Северобайкаль-ска до Улан-Батора в Монголии.
К особенностям природы развития опасных процессов во время основного толчка Култукского землетрясения относятся многочисленные обвалы, камнепады, произошедшие на бортах полувыемок и склонах гор, а на железнодорожной насыпи образовались трещины. Со слов очевидцев «люди со страхом и паникой выбегали из домов на открытые пространства, в огороды, где разжигали костры и до вечера ждали прекращения толчков». Над гипоцентром в акватории озера во время землетрясения образовались стоячие волны с амплитудой в 3-4 м, и рыбаки, оказавшиеся в гипоцентре, увидели, что «на возникших волнах моторная лодка становилась почти вертикально, и продолжалось это в течение нескольких минут». Подобные эффекты на Байкале были отмечены в путевых записках Гарина-Михайловского, переправившегося через озеро в 1898 году. Он отметил, что «много ждали от Байкальского озера - говорят о его бурях, таинственных волнениях без ветра, объясняя их вулканическими или другими подземными причинами...». Очевидно, с нестандартной ситуацией на воде сталкивались поколения людей, чьи судьбы были связаны с Байкалом.
На вопрос, можно ли было предсказать Култукское землетрясение, В.П. Солоненко в своё время отвечал: «предвидеть можно, но предсказать нет». По мнению В.А. Санькова и др., [17], а также Н.В. Задониной [18], имеющийся материал по сейсмическим событиям показывает, что в регионе сильные землетрясения воз-
никают с периодичностью 50-60 лет и ближайшая активизация сейсмического процесса ожидается в 20092015 гг., а Култукское землетрясение является предвестником будущих сейсмических событий.
Эпизодически возникающие землетрясения способствуют формированию селей, связанных с обвалами, обрушениями, с оползнями-блоками по напластованию коренных пород и оползнями-сплывами, а в зимне-весенний период - массовому сходу снежных и снего-каменных лавин, часто перемешанных с древесной растительностью. По нашим наблюдениям, в общей массе конусов лавин объём камней и деревьев иногда составляет до 40%. Естественно, что при благоприятных условиях эта снего-древесно-каменная масса, перегородив русла селеактивных рек, становится причиной формирования селей. Таким образом, удельная роль сейсмического фактора заключается в накоплении твердой фазы селей, которая способствует формированию запрудных озер и очагов селей в руслах селеативных рек.
1.3. Геологическое строение. Доминирующее положение занимают метаморфические породы и интрузивные образования (кристаллические сланцы, гнейсы, граниты, гранитогнейсы и др.) архей - протерозойского возраста.
При выветривании коренные породы у обнажений, особенно на подрезанных железной дорогой склонах, образуют коллювиальные щебенистые и щебенисто-глыбовые конуса осыпей и обвалов, сложенные различными по конфигурации и крупности обломками. В зависимости от характера выветривания и литологи-ческого состава пород размер обломков колеблется от 0,3 до 2,0 м, мощность дисперсных осадков - 1-4 м. Для дресвяно-щебенистых грунтов содержание заполнителя, представленного супесчано-песчаным или суглинистым материалом, составляет 39-44%, а ще-бенисто-глыбовых - 19-37%.
Элювиальные образования распространены на выположенных водоразделах, склонах, в днищах долин и распадков. Например, в пади Казарменной они залегают под делювием на глубине 4,8-6,8 м и представлены песчано-суглинистыми грунтами со значительной примесью обломков коренных пород. Обломочная зона дробления мощностью 1,5-4,9 м состоит из дресвы, дресвяно-щебенистых, крупнообломочных скоплений с супесчано-песчаным заполнителем. По составу заполнителя преобладают супесчано-песчаные грунты, до 49%.
Элювиально-делювиальные песчано-глинистые отложения сложены слабо подвижным (в сухом виде) несортированным материалом с остроугольными обломками, покрывающие сплошным чехлом пологие склоны. Супеси сильнопылеватые твердые и пластичные с включениями дресвяного, реже щебенистого (15-40%) материала, мощностью от 0,4 до 3,6 м, распространены, в основном, в днищах долин. Суглинки пылеватые, неслоистые, со щебнем, иногда илистые, тугопластичные и мягкопластичные, с поверхности гумусированные и слабозаторфованные, мощностью 0,8-1,0 м. Дресвяные и дресвяно-щебенистые грунты и их переходные разности занимают в разрезах главенствующее положение. Характерно, что размер об-
ломков уменьшается от вершин к устью, а также от бортов долин к руслам. Мощность дресвяно-щебенистых грунтов от 1,3 до 7,5 м. В бассейнах се-леопасных рек этим отложениям принадлежит значительная роль в питании селей твердым материалом, так как в переувлажнённом состоянии они активно участвуют в развитии оползней, оползней-сплывов и солифлюкции.
Зависимость формирования селей от геологического строения заключается в том, что метаморфические породы при выветривании распадаются на фракции, размеры которых изменяются от мелких до крупных обломков, которые во время паводков легко вовлекаются в потоки и в общей массе транспортируются селями. В бассейнах, где распространены граниты, которые при выветривании распадаются на крупные обломки до 3-6 м в диаметре, а мелкие представлены дресвой, сели отсутствуют.
2. Характеристика опасных экзогенных геологических процессов. К опасным экзогенным геологическим процессам (ЭГП) на данной территории относятся сели, водные паводки, оползни-сплывы, обвалы и абразия берегов Байкала.
2.1. Сели. Речная сеть Приморского хребта представлена реками горного типа Шабартуй, Ивановка, Маритуй, Левая Ангасолка, Большая Шумиха, Крутая Губа, Половинная, Баранчик и др. На один километр побережья в среднем приходится три водотока. Для бассейнов рек характерны ступенчатые уклоны тальвегов, бурный подъём уровня во время ливней и снижение расхода воды в зимний период, часто до полного промерзания, так как питание речек происходит, преимущественно, за счет атмосферных осадков (доля подземных вод в питании рек не превышает 10%). Максимум осадков и паводков приходится на июль месяц. Уровень водотоков в этот период поднимается до 5,0 м и держится, в зависимости от продолжительности выпадения интенсивных осадков, 3-6, иногда 10 суток, как это случилось в 1971 г. В период паводков реки, распадки и пади становятся непроходимыми и опасными.
Основополагающим фактором в формировании селей и других селеформирующих процессов являются осадки интенсивностью 2 мм/мин и более, которые выпадают на фоне затяжных дождей (200-400 мм за дождливый период), что составляет более 50 % от их годового (550-650 мм) количества. Для населенных пунктов и железнодорожного пути наивысшую опасность представляют грязекаменные потоки плотностью от 1600 до 2500 кг/м3, наносоводные сели - 1600 кг/м3 и водные паводки. Повторяемость селей на реках Южного Прибайкалья с 1862 года по 1971 год составила в среднем один раз в семь лет. Наиболее катастрофические сели зафиксированы в 1910, 1921, 1927, 1932, 1934, 1938, 1952, 1960, 1962 и 1971 гг., а с 1971 по 2008 г. сели не наблюдались. За прошедшие 38 лет в руслах рек образовались древесно-каменные заторы, прорыв которых может спровоцировать в одном случае начало формирования селей, а в другом -увеличение их твердой составляющей [19]. Природа, не напоминая о себе, в какой-то мере способствовала «замораживанию» строительства селезащитных и
камнеуловительных сооружений по данному участку железной дороги.
Сочетание вышеохарактеризованных селеформи-рующих факторов определяет интенсивность пора-жённости Приморского хребта процессами. Например, следы грязекаменных или водокаменных селей имеются практически в большинстве бассейнов рек Приморского хребта. Отметим что в 1971 году в период дождей на реках, берущих начало с хр. Хамар-Дабан, объёмы селевой массы составили 150-480 м3/с, а на участке между станциями Байкал - Култук - 25-60 м3/с. Однако основная масса вынесенного материала с хребтов сбрасывается в подводные каньоны озера.
Источниками снабжения селей рыхлообломочным материалом в Прибайкалье являются оползни-сплывы, оползни-блоки, обвалы, осыпи.
2.2. Оползни-сплывы формируются как на участках развития многолетнемерзлых пород, так и в местах сезонного промерзания. Их объёмы могут быть в пределах 10-30000 м3 рыхлообломочного материала, перемешанного с деревьями. Часто сплывшая грязе-каменная масса, достигнув русла ручья, образует плотину. Например, на ручье Большой Баранчик местные жители наблюдали такое явление. «В восьмом часу утра 26 июля 1971 года начался сильный ливень, дождевые струи падали сплошной стеной. Не стало видно ни Байкала, ни склонов гор, а без того узкая, сдавленная горами долина казалась вовсе тесной. Речка, полчаса назад глухо шумевшая среди камней, менялась на глазах. В считанные секунды вода пошла валом, с грохотом катя по дну валуны и огромные стволы деревьев. Пропускная ниша железнодорожного моста была моментально закупорена несущейся массой, от чего нижнюю часть посёлка начало затапливать и забрасывать валунами. Всё это продолжалось не более 20-30 минут. После чего уровень воды в ручье быстро начал снижаться, так как поток, размыв под мостом проход, вынес заклинившие деревья и валуны в Байкал». При обследовании долины в 2,5 км и выше устья на склоне были обнаружены следы оползня-сплыва, материал которого и стал причиной формирования селевого паводка. От порта Байкал, до пос. Маритуй нами было зафиксировано более ста оползней-сплывов различного объёма, часть которых трансформировалась в сели, а другая стала причиной разрушения полотна железной дороги (рис. 2). Ополз-ни-сплывы по масштабам развития и степени воздействия на окружающую среду следует отнести к одному из опаснейших процессов на данной территории.
2.3. Обвалы. Эндогенные обвалы образуются во время сильных землетрясений. Так, в результате Кул-тукского сейсмического события со склонов было сброшено большое количество щебенисто-глыбового материала, и теперь на период его накопления здесь наступило «затишье» в образовании экзогенных обвалов. Хотя периоды «затишья» могут быть преждевременно нарушены более сильным землетрясением, а также вибрационными воздействиями на подрезанных склонах при движении тяжеловесных поездов. Наглядным примером является Кругобайкальский участок железной дороги, где, несмотря на строительство противообвальных сооружений, обвалы случают-
ся вот уже более 100 лет (со дня сдачи в эксплуатацию Транссиба) при наступлении аномальных явлений (землетрясений, ливней). Так, с 17 по 26 июля 1971 г в период выпадения интенсивных осадков на участке протяжённостью 80 км между станциями Байкал и Култук произошло около 100 обвалов объёмом от 5 м3 до 1000 м3. В первые годы эксплуатации железной дороги на участке г. Иркутск - ст. Култук за 11 лет произошло 560 обвалов, 68 % из которых имели объем до 5 м3, 18% - до 50 м3, 12% - до 1000 м3 и 2% -более 1000 м3 [8].
Рис. 2. Оползень-сплыв на Кругобайкальском участке железной дороги, 1971 г.
Развитие экзогенных обвалов зависит от морфологического облика рельефа, геологического строения, тектонической раздробленности и скорости выветривания коренных пород. На южных прибрежных склонах Приморского хребта в течение года количество переходов температуры грунтов через 0оС происходит более 140 раз. Резкие и частые смены знаков являются ведущим климатическим фактором в дезинтеграции пород и формировании камнепадов и обвалов. Массовое количество обвалов и камнепадов наблюдается в периоды выпадения интенсивных осадков, а также осенью и весной, во время переходов температуры грунтов и воды через 0оС, создающих в тектонических трещинах и трещинах напластования гидростатическое и гидродинамическое давление. Одиночные обвалы случаются практически в любое время года и суток, но летом в ясную погоду камнепа-
дов было зафиксировано на 10-15% больше в первую половину дня.
Характерной особенностью формирования экзогенных обвалов на данной территории является ярко выраженная обратная вертикальная зависимость, как по количеству, так и по объему обвальных масс. В водораздельной горно-таежной зоне обвалы происходят только на останцах, в виде одиночных глыб, а в прибрежной они носят массовый характер, объемы достигают 10000 м3.
Итак, обвалы в пределах данного участка в связи с их внезапностью, непредсказуемостью и наносимым ущербом представляют постоянную угрозу людям, железной дороге и жилому сектору. При этом нет возможности предсказать время обвала, так как причиной могут стать взрывы, движение поездов, ощутимые землетрясения, ливни, резкие переходы температуры пород через 0 оС. Детальное изучение сейсмотектонической обстановки района и инженерно-геологических условий позволяет дать прогнозную характеристику места и размеров возможного проявления обвалов, что может быть использовано при картировании опасностей и выборе защитных мероприятий.
2.4. Абразия. Повышение уровня озера Байкал на 1,2 м, достигшего запроектированного подпорного горизонта Иркутского водохранилища в августе 1962 года, резко увеличило абразию всех типов берегов. В результате была разрушена часть берегоукрепительных сооружений, а также затоплены конуса выноса в устьях рек. Это привело к дополнительному строительству защитных сооружений.
С 1863 по 1971 год 15 раз было отмечено выпадение аномального количества осадков (200-450 мм за один ливень) в том числе на данном участке. Однако за этот период максимально высокий подъем естественного уровня воды в Байкале был зафиксирован лишь в 1932 году. В результате дождей по всему побережью озера произошло формирование катастрофических селевых и водных паводков, оползней, оползней-сплывов, обвалов.
Искусственное регулирование уровня воды Ангарским каскадом ГЭС не стало гарантией перепадов уровня воды в Байкале. По-прежнему режим уровня воды в озере во многом зависит от количества выпавших осадков, но с наложением техногенного фактора [20].
В зависимости от морфологии рельефа и уровня техногенного воздействия на геологическую среду на участке Байкал - Култук развиты следующие типы берегов: а - структурно-абразионные; б - природно-техногенные.
Структурно-абразионные берега образованы в местах выходов интрузивных и метаморфических пород, пройдены тоннелями, выемками или полками. Предпосылкой разрушения скальных выступов являются многочисленные «веера» крупных трещин, генетически связанных тектоническими подвижками (см. рис.1). В зоне водной среды ведущее значение в разрушении коренных пород отводится механической работе льда (при торошении) и волн, а также физико-химическому выветриванию, где особое место при-
Рис. 3. Фрагменты кругобайкальского участка железной дороги: а- современные берегоукрепительные сооружения, которые были разрушены через 3-10 лет после их строительства; б- комплекс берегоукрепительных сооружений, которые возведены более 100 лет назад и до сих пор исправно служат
надлежит расклинивающему воздействию льда, замачиванию и высыханию, растворению и удалению водой продуктов выветривания. В рельефе это выражено образованием ниш, гротов, козырьков, способствующих обрушению берегов. Скорость отступания берегов в зоне волнового воздействия на интрузивных породах составляет 0,01-0,2 мм/год, на метаморфических - 0,19-0,9 мм/год, а за пределами зоны волнения соответственно 0,004-0,008 мм/год и 0,007-0,043 мм/год [21].
Берега природно-техногенного типа развиты на участке железной дороги порт Байкал - пос. Култук. Их создание и дальнейшее развитие контролируется различными по конструкции берегоукрепительными сооружениями. Поэтому скорость отступания берегов на этом участке определяется качеством инженерных сооружений, формирующих берега природно-техногенного типа, длина которых постоянно меняется. Так, в начале восьмидесятых годов между станциями Байкал - Култук были проведены работы по укреплению берегов. К сожалению, часть из возведённых сооружений оказалась быстро разрушенной. В то же время практически все защитные сооружения, возведённые при строительстве дороги, до сих пор целы и представляют памятники надёжности и красоты инженерных работ (рис. 3). Актуальность возведения защитных сооружений возрастает в связи с активным освоением территории.
Отметим, что значительная масса твердого стока рек, особенно во время формирования селевых и водных паводков на данном участке, выносится в Байкал и погружается по борту сброса Обручева на глубину до 1300 м, при этом образуя подводные сели, которые погребают на дне всё, что попало до их проявления.
Выводы. Анализ случаев, представленных в работе, позволил объяснить основные причины развития катастроф. Их процентное соотношение по числу и сложности повреждений меняется в зависимости от
природных условий и техногенной нагрузки. Характерной особенностью является масштабность и сезонная цикличность проявления одних процессов (абразия берегов) и локальность и многолетняя цикличность других (сели, обвалы), связанных с определяющими факторами.
Естественная ограниченность горами доступа к берегу, а также развитие опасных эндогенных и экзогенных процессов в какой-то мере сдерживают более широкое освоение территории. Часть построенных объектов уже сейчас нуждается в защите.
Ступенчатый профиль долин рек способствует растягиванию сроков накопления и добегания выпавших осадков. Относительно мощные покровные рыхлые отложения в бассейнах рек при малых уклонах верхних и нижних участков способны впитывать и удерживать до 200 мм выпавших осадков. Поглощению поверхностных и частично грунтовых вод также способствует масса сейсмотектонических нарушений земной коры и занозистость метаморфических образований, поставленных на ребро (см. рис. 1). Выходы источников происходят чаще в подводной части берегового уступа. Наличие сброса Обручева и Главного Саянского разлома, а также активизированных разломов, простирающихся в крест этих основных систем, определяет высокую сейсмическую активность (9 баллов и более) и соответственно - опасность рассматриваемой территории.
Физико-механические, прочностные и деформационные свойства грунтов, слагающих геологический разрез, согласно лабораторным испытаниям в целом по данному участку отнесены к слабопучинистым. Однако на этой же территории в незначительном количестве встречаются сильнопучинистые суглинки и чаще непучинистые дресвяные и щебенистые грунты с песчаным и супесчано-песчаным заполнителем. Глубина сезонного промерзания пылевато-глинистых отложений в бассейнах находится в пределах 1,5-2,0 м, увеличиваясь в щебенистых грунтах до 3-4 м.
При незначительной ширине береговых отмелей (10-150 м) в результате воздействия волн, а также надвигов льда на всём протяжении происходит активная абразия берега.
В условиях Южного Прибайкалья составляющая селевых потоков с высоким содержанием твердого материала (более 40%) часто насыщена древесной растительностью, что создаёт резкие подъемы и спады при их движении по руслам, например при контак-
тах с мостовыми переходами, трубопроводами и другими водопропускными сооружениями.
Южное Прибайкалье в целом является одним из опаснейших регионов России. Отсутствие крупномасштабных карт, отражающих опасные территории, и надлежащего контроля по отводу земель, заведомо нуждающихся в защите от геологических процессов, с каждым годом приводит к расширению зон опасностей и рисков как здесь, так и по всему побережью озера Байкал.
Библиографический список
1. Лапердин В.К., Алтухов Е.Н. Сейсмотектонические предпосылки прогноза экзодинамических процессов на юге Сибири // Прикладная геоморфология и неотектоника юга Восточной Сибири (тезисы докладов). Иркутск, 1988. С. 59-60.
2. Сейсмотектоника и сейсмичность рифтовой системы Прибайкалья. М.: Наука, 1968. 220 с.
3. Флоренсов Н.А. Мезозойские и кайнозойские впадины Прибайкалья. М. Л.: Изд-во АН СССР, 1960а. 258 с.
4. Зорин Ю.А. Новейшая структура и изостазия Байкальской рифтовой зоны и сопредельных территорий. М.: Наука, 1971. 168 с.
5. Флоренсов Н.А. К морфологии берегов Среднего и Северного Байкала // Геоморфология дна Байкала и его берегов. М.: Наука, 1964а. С. 124-137.
6. Логачев Н.А. Осадочные и вулканогенные формации Байкальской рифтовой зоны // Байкальский рифт. М.: Наука, 1968. С. 30.
7. Дмитриев Г.А., Колокольцева Э.М. Темпы и типы осадко-накоплений в оз. Байкал // Донные отложения Байкала. М.: Наука, 1970. С. 69-80.
8. Солоненко В.П. Очерки по инженерной геологии Восточной Сибири. Иркутск, 1960. 88 с.
9. Замараев С.М., Самсонов В.В. Геологическое строение и нефтегазоносность Селенгинской депрессии // Геология и нефтегазоносность Восточной Сибири. М.: Гостоптехиздат, 1959. С. 435-473.
10. Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геолого-геофизические основы / Под ред. В.П. Солоненко. Новосибирск: Наука, 1977. 304 с.
11. Князева Л.М. Современные осадки южной части Байкала // Тр. Байкальской лимн. станции АН СССР. 1957. Т. 15. С.159-198.
12. Афанасьев А.Н. Водные ресурсы и водный баланс бассейна оз. Байкал. Труды Лимнологического института СО АН СССР. Иркутск, 1976. Т. 25 (45). 238 с.
13. Вотинцев К.К., Глазунов И.В., Толмачева А.П. Гидрохимия рек бассейна оз. Байкал. М.: Наука, 1965. 405 с.
14. Галазий Г.И., Тарасова Е.Н. К вопросу о скорости современного осадконакопления в оз. Байкал // Советско-польский симпозиум «100-летие исследований поляков в Восточной Сибири и на Байкале» (тезисы докладов). Иркутск, 1989. С. 15-17.
15. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. / Под ред. Н.В. Кон-дорской, Н.В. Шебалина. М.: Наука, 1977. 535 с.
16. Южно-Байкальское землетрясение 25 февраля 1999 г. с М\м=6.0, 10=8 (Прибайкалье) Н.А.Радзиминович [и др.] // Землетрясения Северной Евразии в 1999 году. Обнинск: ФОП, 2005. С. 264-279.
17. Подход к оценке опасности сильного землетрясения в зоне Главного Саянского разлома по данным ОРБ-геодезии и палеосейсмологии В.А.Саньков [и др.] // Геология и геофизика. 2004. №11. С. 1369-1376.
18. Задонина Н.В. Динамика временных вариаций интенсивности опасных природных процессов. Анализ временных рядов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 102 с.
19. Лапердин В.К. Факторы формирования селей на юге Восточной Сибири / Отв. ред. С.С. Черноморец. Пятигорск: Севкавгипроводхоз, 2008. С. 162-166.
20. Природно-антропогенный геоморфогенез побережья оз. Байкал / Г.И.Овчинников [и др.] // География и природные ресурсы. 2006. № 2. С. 58-63.
21. Лапердин В.К. К вопросу морфолитогенеза и денудации в перигляциальном поясе юга Восточной Сибири // География и природные ресурсы. 1985. № 1. С. 53-61.
