Тони Уолтхэм - Катастрофы: неистовая Земля

• Название: Катастрофы: неистовая Земля
• Автор: Тони Уолтхэм
• Издательство: Недра
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1982

В популярной форме рассмотрена геология крупных катастроф: землетрясений, вулканических извержений, оползней, прорывов вод, провалов грунта и других опасных для людей явлений природы. Подробно описаны наиболее крупные катастрофы и их последствия. Автор раскрывает причины этих бедствий, как геологические, так и обусловленные деятельностью человека; описывает способы прогнозирования этих явлений; показывает, что можно предпринять для защиты от катастроф или для уменьшения причиняемых ими разрушений.

---

Сотни оползней течения были отмечены в неуплотненных песках на побережье острова Зеландия, находящемся во владении Дании. Оползни здесь наблюдаются в основном при полной ^оде и в прилив. Пески, первоначально имеющие поверхностный наклон около 10°, обычно стабилизируются, когда наклон откосов достигает 3–4°. Повышенное содержание воды явилось также причиной образования множества обломочных и грязевых потоков в районе города Санта-Моника на юге Калифорнии во время сопровождавшихся ливнями ураганов в январе 1969 г. Оползни развивались на крутых склонах гор, окружающих многочисленные деревни, расположенные в столь привлекательном, но опасном для строительства жилых домов месте. Вполне типичным был оползень в каньоне Топанга. Он произошел в самый разгар бури, начался на склоне около 40°, совершенно неожиданно устремился вниз, и его грязевой поток поднялся выше крыш домов; при этом три человека погибли.

Оползень, который начинается как относительно безобидное перемещение блоков породы, может под воздействием рассмотренных выше факторов внезапно стать стремительным и опасным. Разжижение осадков может произойти, если верхняя часть оползневой массы сдавит подошву оползня настолько, что там поднимется давление воды в порах пород. Малые размеры пор и действующие в них силы поверхностного натяжения будут при этом способствовать сохранению текучей консистенции грунта. В 1938 г. это послужило основной причиной катастрофического обрушения плотины Форт-Пек, которая в то время возводилась через реку Миссури в штате Монтана. Это была намывная плотина, тело которой образовали мелкий песок и алеврит, заполнившие пространство между двумя стенами из более грубозернистого песка. Строительство уже было почти завершено, и вдруг плотина обрушилась. Развился огромный оползень течения, и 10 млн. м3 материала, из которого была сооружена плотина, размылись по строительным площадкам. За 3 мин оползень переместился на несколько сотен метров и разжиженная масса поглотила множество разной техники, а также 80 рабочих.

Позднее утверждали, что оползневое обрушение вначале произошло в сланцах, которые являлись фундаментом плотины. Это вызвало смещение находящейся под фундаментом насыпи из грубозернистого песка, что в свою очередь сделало возможным смещение и разжижение мелкозернистых алевритов в ядре плотины. С учетом того что последовательно проявились скольжение в сланцах и разжижение песка, после катастрофы плотина была построена заново, на этот раз с более мощной внешней песчаной оболочкой и уплотненной внутренней засыпкой.

Разрушительные оползни течения могут возникнуть и в накапливающихся на склонах вулканогенных образованиях. Быстро отлагающийся вулканический пепел дает крупные грязевые потоки, когда сложенные этим материалом склоны насыщаются дождевой водой. Самой известной и ужасной по своим последствиям подобной катастрофой явилась гибель города Геркуланум: в 79 г. н. э. со склонов Везувия сорвался пропитанный влагой пепел и обрушился на город в виде громадного грязевого потока. Город вместе с населением был обречен.

Не менее страшны и разрушительны потоки любого обломочного материала вулканического происхождения. Так, в 1953 г. на вулкане Руапеху в Новой Зеландии обломочный материал был подхвачен весенней паводковой водой. Образовался грязевой поток огромной разрушительной силы. Этот поток промчался вниз по реке Уонгеху и смыл железнодорожный мост Танджива за две минуты до того, как по нему должен был пройти поезд. Поезд сорвался с разрушенного железнодорожного пути, и погибло 154 человека.

Почти такую же опасность таят в себе создаваемые человеком отвалы пород близ шахт и карьеров. Несмотря на то что эти отвалы обычно сооружаются под углом естественного откоса и на сухом основании, все же обрушения в результате смещения насыщенного водой и разжиженного обломочного материала происходят довольно часто. Обычно они незначительны по своим масштабам и потому особых бед не ^причиняют. Но оползни больших отвалов в рудничных поселках иногда приводили к крупным катастрофам.

В 1966 г. обрушился террикон, расположенный над шахтерской деревушкой Аберфан в Уэльсе. Теперь это название известно всему миру и упоминается во многих книгах по инженерной геологии. Эту катастрофу помнят потому, что она унесла 144 человеческие жизни. Среди погибших было 109 детей — учащихся деревенской начальной школы. Печальная известность этого события отчасти связана также с длительными дебатами, которые по поводу того, что послужило причиной оползня "и кто жен нести за него ответственность.

Аберфан расположен в Уэльсе на дне долины Тафф-Вейл, жягаей на 300 м ниже образованного карбоновыми песчаниками то Пеннант Здесь выходят на поверхность промышленные каменноугольные пласты; действует много угольных шахт, и постоянно возникает проблема отгрузки пустой породы. Отвалы вольной шахты Мертир-Вейл были размещены на не защищенной S ветра верхней части долины — как раз над деревней Аберфан я примерно на 100–200 м выше нее по склону, имеющему уклон 13° Эти склоны сложены массивным песчаником, относящимся к Аоомации Бритдир, которая является самым нижним литологи-ческим подразделением серии Пеннант. Песчаники пересечены множеством трещин, обусловливающих высокую водопроницаемость породы. Песчаник падает под углом 5° на юго-восток и перекрывает непродуктивный угольный пласт Бритдир, залега-ющий в свою очередь на водонепроницаемых глинах. На верхней части склонов наблюдаются маломощные перигляциальные отложения, представленные песчаниками и глинами, а вдоль нижней их части протягивается горизонт моренных глин, выполняющих также и дно долины. Характерной особенностью местности яв-пяется обилие мелких источников; многие из них сконцентрированы либо вдоль выходящей на поверхность подошвы водопроницаемого песчаника Бритдир, либо, если этот песчаник перекрывают водонепроницаемые моренные глины, — вдоль верхней границы глин.

Отвалы над деревней Аберфан появились еще в 1918 г., и пока росли отвалы под номерами 1, 2 и 3, никаких проблем не возникало В 1939 г. обрушился очень похожий на них отвал в поселке Силфинидд, расположенном в 8 км к югу. Образовавшийся оползень течения промчался 400 м вниз по склону, имевшему уклон 10°, со скоростью около 16 км/ч и покрыл дорогу Кардифф — Мертир 6-метровым слоем обломков (кстати, то же самое повторилось 27 лет спустя). К счастью, ни один человек не пострадал, и об этом случае вскоре забыли. Между тем отвалы породы в деревне Аберфан продолжали расти. Отгрузка породы на отвал 4 была начата в 1933 г. Этот отвал располагался на участке, где имелось несколько источников и мокнущих зон, питаемых из песчаников Бритдир. В 1944 г. отвал 4 также обрушился. При этом произошло смещение пород и возник оползень течения, но жертв, к счастью, не было.

Отвал 5 был размещен над открытой дренажной канавой. В 1956 г. в нижней части этого уже заброшенного отвала образовался угрожающий выступ, однако оползня не произошло. Отвал 6 находился на сухом грунте в северной части участка и выглядел вполне устойчивым, но его пополнение было прекращено после того, как основание отвала наползло на территорию соседней фермы. В 1958 г. начали формировать новый отвал — 7. Для него было отведено, казалось бы, очень удобное место — между двумя другими терриконами, хотя и здесь на дневную поверхность выходило несколько источников. В отличие от других отвалов, в отвал 7 кроме обломков пустой породы сгружали около 10 % материала так называемых «хвостов» — мельчайшего шлама, представлявшего собой отходы обогатительной фабрики. Это значительно понижало общую водопроницаемость отвала.

Отвал 7 впервые обрушился в 1963 г. Поначалу произошел небольшой оползень течения. Однако никто не обратил внимания на это зловещее предзнаменование, и пустую породу продолжали сгружать прямо в расселину, образовавшуюся вследствие оползня. Не было принято практически никаких мер предосторожности против повторения этого явления, за исключением одной: хвосты в отвал больше не сбрасывали. Весь «надзор» за этим районом сводился к тому, что его изредка посещали ответственные за безопасность горных работ лица, которые из-за своей недостаточной квалифицированности ограничивались поверхностным осмотром объектов.

Начиная с 1963 г. обеспокоенные жители деревни стали обращаться в Государственное управление угольной промышленности. В итоге переписки управление признало, что в районе действительно существует потенциальная опасность оползания отвалов. Но занимавшиеся этим вопросом чиновники решили, что любое смещение пород должно происходить достаточно медленно и поэтому в случае опасности население удастся заблаговременно предупредить об эвакуации. Никаких специальных мер предпринято не было, и лица, ответственные за состояние отвалов, продолжали пребывать в полном неведении. Они не знали даже того, что было известно местной детворе, фермерам и рабочим, производившим разгрузку породы и давно знавшим, что отвал 7 неуклонно расползается, перекрывая все новые и новые водные источники. Государственное управление угольной промышленности словно забыло о том, что обычно происходит с такими насыщенными водой отвалами.