CC BY
19
Л ит ер ат у ра
1. Геологический словарь в 2-х томах. - М.: Недра, 1978.
2. ГОСТ 21216.10-93. Метод определения минерального состава; введ. 1995-01-01. - М.: изд-во стандартов, 1995.
3. ГОСТ 9169-75. Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация. - М.: изд-во стандартов, 2001.
4. ГОСТ 21216.11-93. Сырье глинистое. Метод определения огнеупорности легкоплавких глин. - М.: изд-во стандартов, 1995.
5. ГОСТ 21216.9-93. Сырье глинистое. Метод определения спекаемости глин. - М.: изд-во стандартов, 1995.
6. ГОСТ 21216.1-93. Сырье глинистое. Метод определения пластичности. - М.: изд-во стандартов, 1995.
Э К О Л О Г И Я
УДК 551.343 (470.44)
О НЕОБХОДИМОСТИ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО ПОДХОДА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ АКТИВНЫХ ОПОЛЗНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ САРАТОВА
© 2010 г. С.А. Браташова, А.В. Иванов, Р.А. Сингатулин
Саратовский госуниверситет
В ходе хозяйственного использования территорий, подверженных опасным экзогенным процессам, в первую очередь необходимо оценить ее пораженность, составить прогноз развития, выработать управляющие решения для снижения рисков, впоследствии отследить достоверность разработанного прогноза и принятых мер. Одними из наиболее эффективных и оперативных способов оценки состояния процесса (размеров и степени поражения территории, его активности и оценки возможного ущерба) являются методы дистанционного зондирования, в частности мультиспектральная стереосъемка, для которой могут быть задействованы не только спутниковый, но также более оперативный и информативный WEB-мониторинг особо опасных зон.
Многими исследователями опасных экзогенных процессов отмечались температурные аномалии, сопровождающие оползни.
Оползни Саратовского Поволжья достаточно широко известны из-за масштабов катастроф, сопровождавших их. Достаточно вспомнить катастрофы на Соколовой горе Саратова 1869 г. (пострадали 133 домовладения), 1884 г. (разрушены и повреждены 334 дома). "В 1913 и в 1915 гг. смешениями и подвижками сравнительно меньшего размера в пределах ранее оползших масс было разрушено около 110 домов и 2 завода - чугунолитейный и пивоваренный. В 1927 г. эти оползневые массы были захвачены крупной общей подвижкой - были разрушены и получили крупные повреждения десятки строений" [1]. Широко известны катастрофические оползни у деревни Федоровки Хвалын-ского уезда (1839, 1915 гг.) [1, 2], поселка Увек (1935-1937 гг.) и другие [1, 2, 3].
В работах исследователей XX века помимо размеров и характера оползневых явлений были зафиксированы факты темпера-
турных аномалий в активной оползневой зоне. В частности, в статье А.Д. Архангельского и Б.Д. Архангельского 1910 г. упоминается о "псевдовулканических явлениях" при сходе одного из крупнейших оползней Поволжья у деревни Аграфеновки Саратовской губернии. "В момент наибольшей напряженности описываемых явлений температура на дне воронок была столь высока, что сухая палка, опущенная туда, немедленно загоралась" [1, с.61]. Вероятно, подземный пожар был связан с сильным разогревом и последующим возгоранием при оползании пород маломощного горизонта горючих сланцев.
О заметном разогреве пород и водоносных горизонтов в зонах смещения оползней также свидетельствуют выходы теплых ключей, оконтуривающих оползневую зону. Полыньи под оползневыми склонами на Волге при установившемся общем ледовом покрытии реки - один из характерных признаков активизации оползневого процесса. Контроль их размеров, конфигурации, скорости сокращения при длительных морозах является одним из доступных визуальных методов анализа изменения напряженного состояния массива горных пород при наличии зон активного водообмена [4].
Отслеживание ледового покрова Волги в районе Саратова в течение последних пяти лет показало наличие нескольких оползневых тел в квазистабильном состоянии, близком к точке бифуркации. Высокая вероятность перехода процесса в нелинейный режим развития требует непрерывного мониторинга как их состояния, так и противооползневых сооружений, выпавших из поля зрения служб инженерной защиты города в последние годы. Хотя еще в 1930 г., еще до создания саратовских штолен, предназначенных для предотвращения оползаний Увек-ского, Князевского, Соколовогорского косогоров, известный геоморфолог Ф.Ф. Голы-нец предупреждал: "...достаточно деформироваться какому-либо участку штольни, как она начинает деятельно способствовать
оползневым процессам" [5, с.61]. Что собственно и наблюдается в настоящее время в одной из наиболее активных (если исходить из данных мультиспектрального зондирования и изменений конфигурации ледового покрытия Волги) оползневых зон Саратова -Увекском косогоре.
Расположенное на юго-восточной окраине города Увекское поднятие с древнейших времен знаменито своими оползнями. Предполагается, что золотоордынский город Укек, существовавший у подножия Увекской горы, был основательно разрушен гигантским оползнем. Печально известен другой ее катастрофический оползень: 31 октября 1935 г. им были повреждены и разрушены пути Рязано-Уральской железной дороги на протяжении свыше 1,5 км, многочисленные дома поселка Береговой Увек. Береговой участок переместился в сторону Волги, а в затоне образовались два островка-отмели. Оторвавшийся мыс коренной террасы мощностью около 60 м, шириной 40 м и длиной 300 м просел на 18 м и образовал гигантский провал.
В связи с непосредственной близостью оползня к стратегически важному железнодорожному мосту через Волгу в 1941-1946 гг. была создана система противооползневых сооружений, состоящая из нескольких во-доотводящих штолен, прорезей (схема) и каменного контрфорса, предохраняющих территорию от катастроф.
Проложенные метростроевцами в тяжелейшей прифронтовой обстановке Великой Отечественной войны сеноманская и две альбские штольни до 90-х годов XX века находились на балансе Приволжской железной дороги, сотрудниками которой осуществлялся их мониторинг. Из-за отсутствия финансирования подземные сооружения были заброшены. Однако возведенные противооползневые сооружения предохраняли от разрушения не только зону современной застройки, железнодорожную инфраструктуру, промышленные объекты, но и уникальный памятник средневековья - Увекское городи-
1 * 2 | "Г^ 3
6 105 • « ^
Схема прохождения штолен Увекского оползневого косогора. 1 - оползневые трещины, появившиеся после 1950 г.; 2 - границы оползня 1935 и 1937 гг. на склоне и под уровнем Волги; 3 - прорези и их номера; 4 - оползневые бугры; 5 - источники; 6 - оползень-поток в бывшем саду Сучкова (скв.106); 7 - линии геологических разрезов и номера скважин; 8 - бакинская терраса; 9 - бровки и уступы оползневых склонов [5]
ще. Отслеживание состояния штолен с 2004 г. добровольно возложили на себя сотрудники комплексной геолого-археологической Увекской экспедиции, которыми и была отмечена устойчивая динамика нарастания
негативных изменений в состоянии противооползневой системы.
Весной 2006 г. были зафиксированы первые провалы над водоотводящей дренажной трубой из сеноманской штольни:
произошедшее растрескивание трубы периодически приводило к возникновению спорадических "родников", бьющих из провалов по первой линии, затапливающих единственную асфальтированную трассу поселка и расположенный ниже школьный двор. Стремясь сохранить проезд к личным подворьям, местные жители заваливали спонтанно рождающиеся просадки грунта всевозможными твердыми отходами.
В 2007-2008 гг. отмечалось нарастание деформаций. Бетонные рамы (облицовка штольни) и ранее имели несколько разрывных нарушений на привходовом участке, но держались на подпорах. Зимой 2009 г. обрушилась часть внутренних конструкций (фотоснимок 1).
Приближение точки бифуркации показал сентябрь 2009 г., когда нами было впер-
Фотоснимок 1. Выпадение бетонных конструкций с остатками гидроизоляции (снимок 14.12.2008 г.)
вые зафиксировано отсутствие водоотведе-ния в сеноманской штольне (фотоснимок 2). Причиной стало практически полное заиливание водоотводящей трубы из портала штольни.
Судя по негативной динамике наблюдаемых явлений, необходимо возобновить постоянный мониторинг и принять экстренные меры, так как процессы, связанные с
сеноманской штольней, могут иметь катастрофические последствия. Следующим этапом деформации штолен, вероятно, может стать обрушение привходового участка (при замерзании вода, вышедшая ныне на дневную поверхность, расширяясь, сможет раскрошить корродированные железобетонные конструкции входа). Привходовый завал создаст гигантский резервуар, все более и более наполняемый водами сеноманского горизонта, вследствие чего, проходя на уровне около 100 м над Волгой, штольня может накопить до 1300 т дополнительной массы на оползневом косогоре, к тому же с непрерывной поставкой дополнительной влаги на зеркало скольжения (через зазоры между бетонными рамами и в местах их обрушения).
В подобной ситуации контрфорс, созданный в середине XX века и уже частично размытый Волгоградским водохранилищем, может оказаться недостаточным для сдерживания активизированных штольней оползневых масс, и накопленная потенциальная энергия достаточно быстро перейдет в кинетическую энергию оползающих масс, которые создадут угрозу находящимся внизу школе, жилым строениям поселка Увек, сооружениям Приволжской железной дороги.
Возможное возражение, что сеноманская и две ниже проходящие альбские штольни сообщаются между собой через шахту 2 (фотоснимок 2) и могут послужить водоотводом, представляется необоснованным. Водоотведение через нижележащие штольни возможно лишь по заполнении се-номанской штольни на 85 % (так как для дополнительного укрепления конструкций в верхнем участке штольни был создан 450-метровый бетонный лоток, значительно увеличивший перепад между нижней и верх-
Фотоснимок 2. Состояние наружного входа в сеноманскую штольню. Слева снимок -04.01.2009, справа - 05.09.2009, где уровень вод составил 37 см на не затоплявшемся ранее привходовом участке
тояние, крайне опрометчиво. К тому же значительное увеличение водотока при наблюдаемом в настоящее время активном заиливании альбских штолен может вызвать возникновение новых заторов уже на нижних дренажах, как следствие - накопление летучих углеводородов, ежегодно фиксируемых в альбских штольнях, с последующим при расконсервации газовым выбросом (при котором не исключена возможность их самовоспламенения и взрыва).
Таким образом, если не принять своевременные меры для водоотвода из сеноманской штольни, город с высокой степенью вероятности получит еще один вновь оживший и крайне опасный оползень. При неблагоприятном развитии
Фотоснимок 3. Фрагмент стены средневекового здания, погребенного древним оползнем, раскопанного Увекской комплексной геолого-археологической экспедицией в 2006 г.
ней точками дна штольни). Поэтому ожидать, что система сама придет в равновесное сос-
событий помимо разрушения поселка и части линии Приволжской железной дороги возможны также разгерметизация нефтепроводов и портовых терминалов нефтеперерабатывающего комплекса, вынос значительного количества углеводородов в акваторию Волгоградского водохранилища. Помимо этого, возникает непосредственная угроза сохранности уникального культурно-исторического памятника Саратова эпохи средневековья - Увекского городища (фотоснимки 3, 4).
Возобновление полноценного комплексного мониторинга оползневой системы Уве-ка крайне необходимо, причем с использованием современных естественно-научных методов (георадарное сканирование для обнаружения и фиксации новых подземных водотоков, лазерная топосъемка для фиксации внутренних деформаций штольни, теп-ловизионная съемка с оценкой состояния напряженных зон оползневого косогора и
пр.). Только на основании их результатов может быть составлен своевременный прогноз и приняты своевременные управленческие решения, которые смогут устранить угрозу одной из наиболее уязвимых с геоэкологической точки зрения территории Саратова.
Подобный междисциплинарный подход был успешно апробирован лабораторией информационных технологий педагогического института СГУ при полевых исследованиях Увекской комплексной геолого-археологической экспедиции в 20022006 гг., в результате которых получены уникальные данные о произошедших оползневых процессах эпохи средневековья, осуществлен эффективный муль-тиспектральный мониторинг территории Увекского городища [6].
Как показали проведенные геолого-археологические исследования в поселке Увек, напряженное состояние склона и, тем более, начавшаяся подвижка, обуславливающие достаточно заметные перепады температур, могут быть оперативно отслежены с помощью мультиспектраль-ных информационно-измерительных систем. Размещение спаренных мульти-спектральных камер, работающих вблизи наиболее активной зоны, позволило бы проводить непрерывный контроль скорости изменения расположения опорных точек. В то же время обращение к нескольким диапазонам съемки предоставляет возможность зафиксировать изменения внутреннего строения склона, возможные пути проникновения флюидов, обводненные участки и, следовательно, проводить упреждающие дейст-
Фотоснимок 4. Проектное предложение по организации культурно-исторического комплекса в поселке Увек
Г И П О Т Е З Ы. Д И С К У С С И И. П Р О Б Л Е М Ы
вия, не допуская переходов оползневых процессов в опасную нелинейную фазу развития.
Как показывает мировой опыт, профилактические меры несравнимо эффективнее и экономичнее, более целесообразны, чем
устранение последствий уже произошедшей катастрофы. К тому же многовековая история Саратова не раз доказывала, что катастрофы в активных оползневых зонах оказываются несравнимо опаснее самых пессимистичных прогнозов.
Л ит ер ат у ра
1. Бернацкий Л.Н и др. Оползни Среднего и Нижнего Поволжья и меры борьбы с ними /под ред. Е.В. Милановского и М.П. Семёнова. - М.-Л.: изд-во строительной литературы, 1935. - С.217.
2. Оползень близ Хвалынска Саратовской губернии. Оползни на Увеке //Гидрологический вестник. - 1915. - № 2. - С.3-41.
3. Рагозин И.С., Дунаева Г.В. Оползни Саратовского Поволжья. - М.: АН СССР, 1962.
4. Браташова С.А., Иванов А.В. Оползневая опасность на юго-восточной окраине Саратова и полыньи как ее вероятный индикатор //Недра Поволжья и Прикаспия. - 2005. - Вып.44. - С.59-64.
5. Голынец Ф.Ф. К изучению оползневых процессов и о борьбе с ними. (Некоторые новые сопоставления) //Труды Нижневолжского об-ва краевед. (геол. сб.). - Саратов, 1930. - Вып.37 (б). -С.37-62.
6. Сингатулин Р.А., Иванов А.В., Браташова С.А. Гибель Укека: геологический фактор (по материалам геолого-археологических исследований 2001-2006 гг.) //Археология евразийских степей: материалы учредительного съезда международного конгресса "Средневековая археология евразийских степей". - Казань, 2007. - Вып.1. - Т.1. - С.196-203.
ГИПОТЕЗЫ. ДИСКУССИИ. ПРОБЛЕМЫ
УДК 551.24 (470.4/.5)
НЕСКОЛЬКО ЗАМЕЧАНИЙ ПО ПОВОДУ ОДНОЙ ГИПОТЕЗЫ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ
© 2010 г. Я.А. Рихтер
Саратовский госуниверситет
Проблемы геодинамики возникновения и развития такой уникальной структуры земной коры как Прикаспийская впадина привлекают в последнее время внимание все более широкого круга исследователей. Спектр развиваемых ими представлений чрезвычайно широк, занимаемые авторами теоретические позиции нередко очень далеки и несовместимы. Происходящая дискуссия о генезисе Прикаспийской впадины сама
по себе способствует продвижению наших знаний о геологии и перспективах этого региона в отношении нефтегазоносности его недр. Именно в такой связи целесообразно рассмотреть недавно появившуюся работу, посвященную этой проблеме [2].
В отправных моментах гипотезы, предложенной в этой статье, содержатся некоторые положения, вызывающие вопросы и возражения. Ее авторы, рассмотрев вначале
