IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Экзогенные процессы – это геологические процессы, обусловленные внешними по отношению к Земле источниками энергии в сочетании с силой тяжести. Экзогенные процессы протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического её взаимодействия с гидросферой и атмосферой. Экзогенные процессы могут приносить вред зданиям и сооружениям, разрушать автотрассы и железнодорожные пути, ухудшать экологию. Именно поэтому мониторинг и прогнозирование этих опасных процессов в наше время играют важную роль. После того как анализируют условия развития данного процесса, разрабатывают рекомендации, помогающие определить как бороться с негативными воздействиями данного процесса. И

Для исследования данных процессов существуют различные методы и технические средства : полевые наблюдения (геодезические, геологические, геофизические, гидрологические и т.п.), системы глубинных и наземных реперов, дистанционные наблюдения, аэрокосмические, изучение топографических карт. Проводиться съемка. Различные экспериментальные исследования, оценка развития процесса. После всего этого разрабатывают план по устранению или уменьшению последствий воздействия того или иного экзогенного процесса.

Самым надежным из всех методов является полевые исследования (различные замеры, установка реперов). Широкое применение сейчас получают лабораторные исследования. Для этого используют различные установки искусственного дождевания, кольца для определения впитывающих свойств почвы, использование лазерных технологий и другое оборудование. Из-за этих установок данный метод является достаточно дорогостоящим. С помощью исследований карт и космоснимков за разные года можно следить за увеличением или уменьшением развития процесса на определенной территории, определить плотность определенного процесса.

Рассмотрим конкретный пример. Город Каменск-Уральский построен на закарстованной территории. Карст – это процесс растворения горных пород поверхностными и подземными водами с образованием пустот. В рассматриваемом городе расположена интенсивная кустовая закарстованность, она достигает глубины 5-6 метров ниже кровли покрытых известняков. Закономерности развития карста Каменского района обусловлены наличием толщ карбонатных пород, перекрытых чехлом песчано-глинистых отложений переменной мощности (от 0 до 30,0 м), степенью тектонической нарушенности известняков, наличием глубоковрезанных долин рек Исети, Пышмы, Каменки, Кунары, определяющих характер гидродинамических условий. Толща карстующихся пород представлена двумя разновидностями нижнекаменноугольных известняков - массивными темно-серыми известняками с неявно выраженной брекчиевидной текстурой, хорошо заметной только на выветрелых поверхностях, и известняковыми брекчиями, состоящими из остроугольных и слабоокатанных обломков, хаотически расположенных в известняковой массе. Граница между выделенными разновидностями хорошо прослеживается и в геоморфологическом плане, и в строении разреза. Брекчии являются наиболее закарстоваными, в силу неоднородности сложения больше подверженные процессу разрушения. Для них характерно и большее количество полостей, и большие их размеры, чем для массивных известняков. Эта закономерность подтверждается тем фактом, что в Каменском районе большая часть железорудных месторождений, залегающих в древних карстовых впадинах, приурочена именно к площадям развития известняковых брекчий. Поверхностные формы карста представлены воронками, суходолами, пещерами. В Каменске также выявлены области с подземной формой карста (пещеры, погребенные полья и палеокарстовые останцы). Ведущей формой поверхностного карста является карстовая воронка. На основе анализа морфометрических показателей карстовых воронок на Каменск-Уральском участке установлено, что воронки имеют преимущественно округлую или овальную форму, чашеобразное или блюдцеобразное сечение. По размерам карстовые воронки делятся на две группы: 1) диаметр до 8,0 м; 2) диаметр 9,0-18,6 м. К первой группе относится 91% всех выявленных карстовых воронок, ко второй - 9%. Недалеко от г. Каменск-Уральский находится Смолинская пещера. Общая закарстованная площадь известняков в районе пещеры более 70-и гектаров. Скала «Ноги мамонта» (рис. 1) – классический пример карстовых процессов – результат растворения известняков водой.

Рисунок 1. Скала «Ноги мамонта».

Представленная на рисунке скала является природным памятником, к которым также относится и пещера Смолянская. Но стоит заметить, что карстовые полости создают угрозу разрушения зданий и сооружений. Наиболее уязвимыми в отношении провалообразования являются автотрассы и железнодорожные пути. Карстовые провалы влияют на режим подземных и поверхностных вод, на их качество. Таких провалов, примером которых является провал, изображенный на рисунке 2, множество находится и в черте города.

Рисунок 2. Карстовый провал в г. Каменск-Уральский

.Многие провалы расположены в черте города, что вызывает негативные последствия. Примером тому служит, провал на улице Швейников (рис.3). Глубина ямы не менее 4 метров. Эта воронка – результат вымывания карстовых пород. Были неоднократные случаи, когда в карстовые провалы и воронки проваливались люди. Такие провалы в г. Каменск-Уральский случаются нередко, особенно в весеннее время, когда поднимается уровень воды в реках и идут ливневые дожди.

Рисунок 1. Провал на улице Швейников

Особую опасность карстовые процессы представляют для железных дорог. Специалисты признают карстоопасными девять из 17-и российских магистралей. Неоднократно образовывались провалы на 94 км Каменск-Уральской дистанции пути. С периодичностью в 5-10 лет карстовые провалы поражают земляное полотно, создавая угрозу безопасности движения или временную остановку движения поездов.

Именно поэтому мониторинг и прогнозирование карстовых процессов в г. Каменск-Уральский имеет огромное значение. Прогноз позволяет заблаговременно предпринять необходимые меры по предотвращению возможных катастрофических явлений, а также разработать рекомендации по рациональному использованию территории города.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Gorbova S.V. Research of connektion кarstylewith flooding of building / Elokhina S. N., Dubacovsky S. G., Afanasiadi A. I., Futoraynsky L. D., Gorbova S. V // International symposium on late style natural disasters – new challenges for engineering geology, geotechnics and civil protection. September 5-8, 2005, Sofia, Bulgaria.

2. Гаев А. Я., Килин Ю. А. Гидрологические особенности развития карстовых процессов в регионах Урала / А. Я. Гаев // Вестник Пермского университета. Геология. ­ 2009. – № 11. – С. 54-65.

3. Горбова С. В. Карст и его аварийные проявления в Сухоложско-Каменском районе Свердловской области / Э. И. Афанасиади, С. В. Горбова // Экологические проблемы промышленных регионов: Материалы всерос. конф., 2004. – Екатеринбург. – С. 57-58.

4. Кутырев Э. И. Карстовые месторождения / Э. И. Кутырев, Б. М. Михайлов, Ю. С. Ляхницкий. – Л.: Недра, 1989. – 311 с.

Код для цитирования: Скопировать