Водно-гравитационные процессы в склонах Монастырского залива Волковского водохранилища в городе Каменск-Уральский

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Водно-гравитационные процессы в склонах Монастырского залива Волковского водохранилища в городе Каменск-Уральский

Water-gravitational processes in the slopes of Monastery Bay Volkovskoye reservoir in Kamensk-Uralsky

Бобина Т.С.

ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Введение

Много загадок таит в себе природа, к их числу относятся водногравитационные процессы. Они развиваются в геологической среде и относятся к экзогенным геологическим процессам.

Оползни возникают тогда, когда природными процессами или людьми нарушается устойчивость склона. Силы связности грунтов или горных пород оказывается в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, вся масса приходит в движение, и может произойти катастрофа.

Под оползнем подразумевается как сам процесс, так и формы рельефа, возникающие в результате этого процесса. Оползни могут разрушать жилища и подвергать опасности целые населенные пункты. Они угрожают сельскохозяйственным угодьям, губят их и затрудняют обработку. Они создают опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых. Так же угрожают водохозяйственным сооружениям, главным образом плотинам.

Выползень - плоский тектонический блок, ограниченный с трех боковых сторон разрывными нарушениями, выдвигающийся из склона по наклонному интенсивно увлажненному пластичному слою.

Основными условиями возникновения оползней и выползней являются наличие достаточно крутых склонов (обычно не менее 25°) и увлажнение либо всей массы перемещаемого материала, либо пластичных пород толщи, подстилающей оползневые и выползневые тела. Оползневый и выползневый процессы могут быть вызваны естественным увлажнением пород при обильных дождях и быстром стаивании снега, либо в результате нарушения режима подземных вод при вмешательстве человека.

Делювиальные процессы особенно интенсивно проявляются на склонах возвышенностей, на бортах овражных и речных долин. Здесь при выпадении и дождя и таянии снега вода стекает сплошной пеленой. Толщина водной пелены измеряется миллиметрами, тем не менее, перемещаясь по склонам в течение длительного времени, вода совершает заметную работу. Последняя тем заметнее, чем круче склон, чем мягче порода, по которой движется вода и чем больше воды стекает по склону. Вода захватывает на своем пути мелкие продукты выветривания, а так же мелкие частицы, отделяющиеся от легкоразрушаемых пород, слагающих склон (от супеси, суглинка и т. п.). Захваченные частицы передвигаются вниз по склону, заполняя в нем отдельные углубления.

Иногда борт долины спускается непосредственно к реке, не меняя своей крутизны; тогда все смываемые со склона частицы попадают в водоток, подхватываются им и уносятся. Однако чаще всего склоны в нижних частях выполаживаются, вследствие чего движение водной пелены у подножья замедляется; смываемый материал откладывается у подошвы борта в виде шлейфа, причем более крупные зерна располагаются в верхней части его, а более мелкие -- в нижней. Так поверхностной водой, не собранной в русла, производится постепенное смывание и перенос мелких частиц с верхних, более крутых участков склонов, в нижние, более пологие части.

Накопившиеся из смытых частиц осадки получили название делювия.

Сказанное выше говорит об актуальности исследований водногравитационных процессов для разработки мониторинга водногравитационных процессов во времени и пространстве, для принятия технических решений, направленных на сохранения литосферы как части окружающей среды.

Объектами исследования являются расположенные в восточном береговом уступе Монастырского залива Волковского водохранилища Волковский оползень (он же центральный), Южно-Монастырский выползень (названный так за то, что находится на южной окраине поселка Монастырка).

Третий оползень тесно примыкает к Волковскому оползню с юга - Прилепыш. И делювиальные процессы, происходящие южнее оползня Прилепышем (Рисунки 27, 28, 29, 30, 31 Приложения 1).

Цель работы: изучение проявления, строения и формирования водногравитационных процессов в склонах Монастырского залива Волковского водохранилища.

Задачи исследования:

1. Произвести топографическую съемку элементов рельефа.

Составить план оползней и выползня, по полученным данным топографической съемки.

Описать строение и механизм формирования, особенности водногравитационных процессов.

В работе изложены материалы, собранные автором в период 2012 - 2014 годов во время учебной и производственных практик.

1. Понятие водно-гравитационных структур. Типизация оползней

Водно-гравитационные процессы характеризуются тем, что смещение горных пород по склону происходит при их увлажнении. К этой группе относятся оползание, выползание, делювиальный процесс, солифлюкция и нивация.

Оползание представляет собой процесс смещения (оплывания) увлажненных рыхлых горных пород, выполняющих склон и потерявших внутреннее сцепление именно из-за их увлажнения, или соскальзывание фрагмента склона, сложенного неувлажненными породами по увлажненным подстилающим породам.

Основными условиями возникновения оползней являются наличие достаточно крутых склонов (обычно не менее 25°) и увлажнение определённой части пород в области склона. Оползни имеют большое инженерно-геологическое значение, т.к. создают угрозу для населенных пунктов, промышленных предприятий и других сооружений, а так же в районе распространения оползней значительно меняется конфигурация береговых склонов.

Оползни наносят большой вред народному хозяйству. Они уничтожают пахотные земли, садовые и парковые участки, создают криволесье, уничтожают постройки, мосты и дороги. Большой ущерб приносят оползни городскому хозяйству приморских городов, населенным пунктам, расположенным в долинах рек, на горных склонах.

Выползневый процесс характеризуется выдвижением (выползанием) из склона плоского блока, сложенного скальными горными породами и ограниченного с трех сторон разрывными нарушениями, по увлажненным подстилающим породам так же, как это происходит и при оползании.

Делювиальным процессом называют процесс, во время которого происходит перемещение рыхлого материала вниз по склону в результате стока дождевых или талых вод в виде тонких переплетающихся струек, густой сетью покрывающих всю поверхность склонив. Энергия («живая сила») таких струек очень мала. Однако и они в состоянии проводить большую работу, смывая мелкие частицы продуктов выветривания и отлагая их у подножья склонов, где формируется особый тип континентальных отложений, называемых делювиальными или просто делювием. Делювий чаще всего представлен суглинками или супесями. Однако состав его может меняться в широких пределах в зависимости от факторов, обусловливающих делювиальный смыв. Делювий характеризуется отсутствием слоистости или грубой слоистостью, параллельной склону, слабой сортированностью слагающих его частиц, крупность которых, как правило, уменьшается по мере удаления от подошвы склона. Часто делювиальные отложения бывают окрашены в различные оттенки серого цвета. В результате делювиального смыва уничтожается верхний (перегнойный), наиболее плодородный горизонт почвы, который и придает сероватую окраску отложениям. Уничтожением верхнего слоя почвы делювиальный смыв наносит большой вред.

Интенсивность делювиального смыва зависит от целого ряда факторов: от крутизны, длины склона и состава слагающих его пород, характера атмосферных осадков, интенсивности весеннего снеготаяния, от микрорельефа и характера поверхности склонов (занят ли склон лугом, пашней или лесом). Следует отметить, что характер растительного покрова (наличие или отсутствие дернины на склоне) более чем любой из перечисленных выше факторов влияет на интенсивность делювиального смыва. В естественных условиях леса и на поверхностях с плотной травянистой дерниной делювиальный смыв гасится полностью даже на крутых склонах.

Солифлюмкция -- стекание грунта, перенасыщенного водой, по мёрзлой поверхности сцементированного льдом основания склонов. Мелкоземистый почвогрунтовой покров насыщается влагой от тающего снега или дождей, утяжеляется, становится вязкопластичным и начинает двигаться уже при уклонах в 2--3° по еще не оттаявшей скользкой поверхности мерзлого подстилающего слоя, убыстряясь при увеличении уклонов от нескольких сантиметров до метра в год. При этом на склонах возникают фестончатые наплывы, невысокие гряды и целые солифлюкционные террасы даже на склонах с древостоем (преимущественно с лиственничным), образующим пьяный лес.

Нивация - рельефообразующий процесс, протекающий под действием снега главным образом в полярных, субполярных и высокогорных районах.

В Монастырском заливе проявлены такие водно-гравитационные процессы как оползание, выползание и делювиальный процесс.

1.1 Типизация оползней

Классификация оползней в течении XX века осуществлялась многими исследованиями с использованием различных признаков - по возрасту и фазам развития оползней, механизму оползневых смещений, масштабности (размерам и по объему) и глубине захвата, форме оползневого тела и др. Несмотря на множество имеющихся оползневых классификаций, их составляющие и совершенствование будет продолжено и в будущем по мере дальнейшего изучения весьма сложного оползневого процесса и с учетом конкретных практических задач.

Ниже приводится классификация оползней по И.О.Тихвинскому, которая более подходит для типизации оползневых процессов на месте проведения работ.

Таблица 1 - Классификация оползней по Тихвинскому И.О. из тематического тома «Экзогенные геологические опасности» под редакцией Кутепова В.Н. 2002.

Тип оползней	Характер оползневых деформаций	Подтипы оползней	Особенности образования подтипов оползней
Оползни сдвига (скольжения, блоковые)	Сдвиг (отрыв с последующим скольжением) блока (отчлененного массива) пород по вогнутой криволинейной или плоской поверхности	Оползни срезающие (срезания, среза с вращением, асеквентные и инсеквентные)	Подошва оползня не совпадает с поверхностями ослабления
		Консеквентные (соскальзывающие, структурные, скользни)	Подошва оползня полностью или в преобладающей своей части совпадает с поверхностью (поверхностями) ослабления
		Срезающие консеквентные (срезающеесоскальзывающие)	Подошва оползня частично совпадают с поверхностью ослабления
Оползни выдавливания (раздавливания, структурнопластические, блоковые)	Выдавливание под весом вышележащих пород относительно малопрочного слоя, залегающего ниже подошвы прибровочного уступа склона, отчленение от прибровочного оползневого блока	Оползни выдавливаниясдвига, они же собственно оползни выдавливания («классические»)	Быстрое смещение нового оползневого блока в виде сдвига одновременно со сдвигом-скольжением имевшихся на склоне оползневых накоплений
		Оползни глубинной ползучести (оползни выдавливания ангарского типа)	Очень медленное смещение отчлененных блоков в виде глубинной ползучести, вблизи берегового уступа переходящее в более быстрое вязкопластическое течение с дроблением и перекосом оползающих блоков
Оползни вязкопластические (течения, пластического типа, вязкопластического течения)	Вязкое или вязкопластическое течение, возникающее в результате увлажнения приповерхностного относительно малопрочного слоя глинистых пород	Оползни потоки (земляные потоки)	Приурочены к ложбинообразным понижениям на склонах, возможно повторение подвижек в течение ряда лет
		Сплывы	Приурочены к увлажненным участкам на относительно крутых уступах рельефа
		Оплывины (оплывы)	Разжижение пород при их оттаивании (в слое сезонного промерзания) с последующим вязким течением в виде одноразовой подвижки
Оползни гидродинамического выноса (выплывания)	Разрушение структуры обводненного песчаного (супесчаного) грунта под действием фильтрационных сил, смещения этого грунта и вышележащих пород с последующим течением или растеканием смещающихся масс	Оползни суффозионные (суффозионноструктурные)	Перемещение вверх по склону суффозионной ниши, обрушающейся по мере выноса частиц грунта из водоносного горизонта, с последующим течением сильно обводненных масс обрушившегося грунта
		Оползни гидродинамического выпора	Смещение обводненных пород единым массивом с последующим растеканием сместившихся пород
Оползни внезапного разжижения (оползни «норвежского типа»)	Внезапное разрушение структурных связей и разжижение мало уплотненного обводненного глинистого грунта с последующим быстрым смещением разжиженных масс и вышезалегающих пород	Оползни сейсмогенного разжижения	Возникают при сейсмическом воздействии
		Оползни несейсмогенного разжижения	Возникают при несейсмических динамических воздействиях (вибрации, ударах в теле оползня при его смещении)

Оползни сдвига представляют отрыв и последующее соскальзывание отчлененного массива пород по определенной поверхности смещения, преимущественно вогнутой, реже в виде сочетания плоских поверхностей. Многие называют такие смещения оползнями скольжения, но термин «сдвиг» лучше отражает сущности деформирования при рассматриваемых оползнях, так как «сдвиг» подразумевает не только скольжение, но происхождение перед этим отчленение оползневого тела. По приуроченности поверхности смещения к имеющимся в массиве склона поверхностям или зонам ослабления оползни разделяются на срезающие, консеквентные и срезающе-консеквентные.

Оползни выдавливания отличаются тем, что в примыкающей к склону прибровочной полосе под действием веса перекрывающей толщи в ее подошве выдавливается относительно малопрочный слой, залегающий ниже подошвы высокого и крутого прибровочного уступа склона.

Среди оползней выдавливания различаются оползни двух подтипов по механизму.

К первому подтипу относятся оползни выдавливания-сдвига, они же «классические оползни выдавливания». Их отличительной особенность состоит в том, что при на продолжительном основном смещении оползня одновременно с выдавливанием слабого слоя в подошве нового отчленяющегося блока в движение вовлекаются все ранее образовавшиеся на склоне оползневые накопления. Подошва смещающегося тела почти на всем протяжении совпадает с подошвой названных накоплений, лишь в голове оползня она пересекает пласты пород, слагающих массив склона, в языковой (низовой) части оползня образуется вал выпора с трещинами сжатия.

Ко второму подтипу оползней выдавливания отнесены своеобразные оползни, представляющие собой крупные «жесткие» блоки карбонатных пород, движущиеся в виде медленных пластических деформаций (ползучести) по глубоко расположенной кровле глинистых пород; при движении постепенно увеличиваются наклоны смещающихся блоков и расширяются трещины (рвы) между ними, а вблизи уреза реки усиливается процесс выдавливания глинистых пород в основании блоков.

В качестве подтипов выделяются оползни-потоки, сплывы и оплывины.

Оползни-потоки и сплывы близки между собой по особенностям развития и связаны с дополнительным увлажнением приповерхностного слоя подземными или инфильтрующимися водами. Отличаются они в основном морфологически. Оползни-потоки приурочены к ложбинообразным понижениям, вытянуты по уклону рельефа и могут возникать при незначительной крутизне поверхности земли. Подвижки отдельных оползней-потоков могут повторяться ежегодно в течение ряда лет. Сплывы образуются на относительно крутых уступах и. как правило, имеют круглую форму в плане. Оплывины, внешне похожие на сплывы, возникают в слое сезонного промерзания в результате разжижения пород при весеннем оттаивании. Оплывины имеют малые размеры, сплывы и особенно оползнипотоки могут быть весьма значительными по площади. Вязкопластические оползни, прежде всего сплывы и оползни-потоки, являются наиболее частыми видами смещений на оползневых склонах.

Оползни гидродинамического разрушения включают смещения, происходящие при воздействии фильтрационных сил в оползающих массах. Они разделяются на оползни гидродинамического выпора и суффозионные.

Оползни гидродинамического выпора охватывают часть водоносного горизонта и породы, перекрывающие этот горизонт. Подвижка оползня гидродинамического выпора происходит в виде отрыва всего оползающего тела с последующим растеканием сместившейся массы.

Суффозионные оползни (оползни суффозионного механизма) представляют собой определенную часть оползней суффозионного генезиса, характерную одновременным развитием суффозионного выноса и оползневых смещений. Что же касается оползней суффозионного генезиса, то к ним относятся оползни любого механизма, появление которых вызвано подрезкой склона в результате образования суффозионных ниш, причем подвижки оползней суффозионного генезиса могут и не сопровождаться одновременным продолжением суффозионного выноса. Суффозионные оползни разминаются регрессию в виде последовательных циклов обрушения суффозионных ниш, возникающих в примыкающем к голове оползне уступе на месте разгрузки водоносного горизонта в породах, слагающих уступ.

Оползни внезапного разжижения характеризуются разжижением слабоуплотненных глинистых пород и очень быстрым смещением оползающей массы по склону рельефа. Причинами разжижения являются несейсмогенные и сейсмогенные динамические воздействия. После стабилизации этих оползней повторные явления разжижения в оползшем теле не возникают.

Оползни-лавины или обломочно-глыбовые лавины представляют собой очень быстрые смещения обломочно-глыбового материала. Такие смещения именуются «быстрыми оползнями». Согласно С.С.Григоряну (1973), особый механизм таких смещений обусловлен тем, что при некоторой критической мощности (толщине) движущегося обломочно-глыбового слоя сопротивление движению достигает предельной величины и перестает соответствовать закону Кулона. При дальнейшем возрастании толщины движущегося слоя сопротивление движению в соответствии с законом «сухого трения» не изменяется, но в тоже время увеличивается сдвигающая сила, что приводит к резкому увеличению скорости перемещения.

По данной классификации ясно, что Волковский оползень можно отнести к оползням скольжения (второй этап его формирования) и вязкопластичного течения (первый этап формирования). Оползень Прилепыш относится к оползням скольжения. Третий «оползень» не подходит ни к одному описанному выше типу, поэтому его рассматриваем как самостоятельную водно-гравитационную структуру - выползень.

2. Рельеф, гидрология, геология и гидрогеология участка, проявления водно-гравитационных процессов

2.1 Рельеф

Абсолютные отметки бровки берегового уступа водохранилища за пределами оползневых ванн составляют около 170 м. Около устья ручья, образующего Южномонастырский оползень с севера, отметки бровки уступа понижаются до 140 м, что связано с эрозионной деятельностью самого ручья.

В плане береговой уступ водохранилища на оползневом участке состоит из двух прямолинейных отрезков (юго-восточного и юго-западного простираний), смыкающихся в районе фронта Волковского оползня. Это обусловлено тем, что уступ на этом участке выработан рекой Исеть вдоль двух крупных пересекающихся разломов тех же простираний. Этими разломами связные (скальные) позднемеловые глауконит-кварцевые песчаники на опаловом цементе превращены в дезинтегрированные рыхлые породы, что и способствовало проявлению оползневых процессов.

Прямолинейность фрагментов уступа нарушается только оползнями. Фронт Южно-Монастырского выползня, в силу его специфики, не разрушенный процессами разваливания и эрозии выдвинут в сторону водохранилища и, таким образом, нарушает прямолинейность уступа. Оползневая ванна Волковского оползня, наоборот «оттягивает» бровку уступа от береговой линии в сторону коренного склона.

Искривления берегового уступа водохранилища также определяют эрозионные формы: долина ручья, ограничивающего с севера ЮжноМонастырский выползень и короткий, но глубокий, лог, ограничивающий оползневой участок с юга.

2.2 Гидрология

Гидрологические особенности оползневого участка, в основном, определяются приуроченностью его к береговой зоне Волковского водохранилища (Рисунок 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Волковское водохранилище

Отметка уреза воды в водохранилище составляет 119 м, глубина водохранилища - около 17 м. Хотя береговой уступ водохранилища сформирован эрозионной деятельностью реки Исеть, в настоящее время он испытывает интенсивные абразионное воздействие. Именно оно размывает (перерабатывает) фронтальную часть Волковского оползня и подмывает (делает крутой) фронтальную часть Южно-Монастырского выползня, перерабатывает (относит от берега) сползающий по склону рыхлой делювиальный материал, делая склон более крутым и непроходимым вдоль берега. Подъем уровня воды после заполнения водохранилище на 15 м относительно прежнего уровня воды в реке вызвал намокание раннемеловой глинистой толщи до этого находящейся в ее затапливаемой части склона, что способствовало проявлению оползневого процесса.

Кроме водохранилища на изучаемом участке имеется еще два поверхностных водных объекта: ручей, ограничивающий с севера ЮжноМонастырский выползень и заполненная водой яма в логу, примыкающему с юга Волковскому оползню.

Ручей - водоток с расходом воды примерно 5-8 л/сек выработал глубокую довольно прямолинейную долину. На 400-метровом отрезке (начиная от устья) она имеет трапециеобрзную форму, а после впадения в нее с севера лога с водотоком приобретает V-образную форму. Вероятно, первоначально даже в низовьях долины была V-образной, а пойма у нее появилась после подъема уровня воды при заполнении водохранилища. Возможно также, что расширение долины ниже развилки вызвано выдвижением в водохранилище Южно-Монастырского выползня.

Южнее Волковского оползня в основании склонациркообразного углубления, образованного пересечением нескольких разломов, располагаетсяяма с водой, отметка уровня которой выше уровня воды в водохранилище на 1.5 - 2 м. Ямапитается трещинными водами, приуроченными к разломам. Даже в условиях сухого лета 2010 года в яме была открытая вода.

2.3 Геология

В геологическом отношении описываемая территория располагается в пределах Зауральской цокольной равнины, цоколь которой в районе пос. Монастырка представлен среднедевонскими вулканитами, а чехол - субгоризонтально лежащими мезо-кайнозойскими отложениями.

Низы разреза чехла сложены толщей раннемеловых каолинитовых глин, которая верхней своей частью обнажается у уреза воды на фронте Волковского оползня. На фронте Южно-Монастырского выползня эта толща не обнажается, возможно, по причине ее более низкого гипсометрического положения. Выше по разрезу на раннемеловых глинах залегает толща позднемеловых сцементированных глауконит содержащих гравелитистых песчаников и алевропесчаников на опаловом цементе, мощностью около 25 м. Она, в виде небольших коренных выходов и крупно - и мелкоглыбовых развалов обнажается в нижней и средней части оползневого тела Волковского оползня (Рисунок 2), а также по всему обрывистому фронту Южно-Монастырского выползня.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 - Обнажение толщи раннемеловых каолинитовых глин в средней части оползневого тела Волковского оползня

Толща глауконитсодержащих терригенных пород перекрывается слабослоистыми светло- и темнобурыми комковатыми глинами неогенового возраста. Она обнажается в южном обрывистом склоне оползневой ванны Волковского оползня и вдоль заглубленной грунтовой дороги, на засклоновом пространстве Южно-Монастырского выползня. В других местах описываемой территории с подходящим гипсометрическими отметками она не обнажается по причине перекрытия травяной и древесной растительностью. Глинистая неогеновая толща перекрывается четвертичными озерно-речными и элювиальными образованиями. На описываемой территории однородные мелкозернистые пески предположительно четвертичного возраста и аллювиального происхождения фрагментарно встречаются на возвышенных участках рельефа в склонах заглубленной грунтовой дороги (отмеченной выше), огибающей с востока Волковский оползень. Северо-западная пониженная и выровненная часть выползневого тела, покрытая строениями, огородами и лугом является, вероятно, фрагментом третьей надпойменной террасы реки Исеть (как и значительная приводохранилищная часть пос. Монастырка, расположенная севернее Южно-Монастырского выползня). Описание стратифицированных образований приведено в соответствии с учетом наблюдений авторов.

Восточнее Волковского оползня (на более высоких отметках рельефа) неогеновая толща перекрывается четвертичными озерно-речными и элювиальными образованиями. Однородные мелкозернистые пески предположительно четвертичного возраста и аллювиального происхождения фрагментарно встречаются на возвышенных участках рельефа в склонах заглубленной грунтовой дороги (отмеченной выше), огибающей с востока Волковский оползень. Северная выровненная часть выползня, покрытая строениями, огородами и лугом является, вероятно, фрагментом третьей надпойменной террасы реки Исеть.

Позднемеловые сцементированные гравелитистые песчаники и алевропесчаники с расположенными на них неоген-четвертичными отложениями составляют выдвигающееся по раннемеловым глинам тело Южно-Монастырского выползня.

2.4 Гидрогеология

Основную роль в проявлении процессов оползнеобразования играет вода Волковского водохранилища. Но есть признак влияния на этот процесс и подземных вод.

Подземные воды описываемого участка могут быть разделены на два типа: порово-пластовые и трещинные. Порово-пластовые воды приурочены ко всем мезо-кайнозойским образованиям, залегающим выше раннемелового глиняного водоупорного горизонта. К порово-пластовым водам относятся и верховодки, приуроченная к породам коры выветривания и залегающая на позднемеловых песчаниках. Трещинные воды приурочены к разрывным нарушениям, пересекающим мезозойские и палеозойские образования. Одна часть трещинных вод, видимо, питается вадозными водами, фильтрующимися сквозь толщу мезо-кайнозойских отложений. Другая часть трещинных вод питается водами глубинных водоносных горизонтов.

3. Строение и условия образования Волковского оползня

Многоводной весной 1993 года на юго-восточной окраине г.КаменскаУральского в склоне Волковского водохранилища в полукилометре к югу от с.Монастырское образовался оползень. По данным М.Ю.Широкова оползневая ванна имела размеры 120Ч125 м, высоту главного уступа 8-10 м, высоту бровки уступа в тыльной части оползня над урезом воды водохранилища - 30 м.

Оползень состоит из оползневой ванны и вложенного в нее оползневого тела

К настоящему времени высотные параметры оползневой ванны сохранились прежними, а размеры в плане «выросли» до 150 Х 140 м и ориентирована длинной осью перпендикулярно склону. Она ограничена бровкой уступа главного отрыва, имеющей, в общем, подковообразный вид, но состоящей из двух дуг (северный и южный), сочленяющихся посредством клина, вдающегося с востока в оползневую ванну. Тело оползня отделено от уступа оползневой ванны кольцевой промоиной, отводящей стекающие со склонов главного уступа талые и дождевые воды и заметно вытянуто в широтном направлении - от тыла к фронту (Рисунок 3). Вершина оползневого тела располагается вблизи его тыловой части и несет на себе фрагмент разрушенной оползнем дроги (Рисунок 4).

Фронтальная часть оползневого тела вдается в водохранилище и подвергается интенсивному размыву, в результате чего у береговой линии сформирована береговая отмель шириной до 5-7м.

водный гравитационный склон залив



Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3 - Промоина на фронте оползневого тела, ведущая к Волковскому водохранилищу

Рисунок 4 - Вершина Волковского оползня

Различия в морфологии северного и южного склонов оползневой ванны заключается в следующем. Северный склон ванны находится в гравитационно устойчивом состоянии, о чем свидетельствует его довольно пологая ориентировка и постоянный угол наклона в верхней и нижней частях. Склон покрыт прямостоящим лесом примерно 40-50-летнего возраста. Все это указывает на его достаточно давнее заложение. Южный склон оползневой ванны имеет обрывистую и осыпающуюся верхнюю часть и оплывающую нижнюю: то есть он не приведен экзогенными процессами в гравитационно-устойчивое состояние, что указывает на его относительно недавнее заложение.

Внутриванновое пространство оползня по характеру рельефа его поверхности четко разделяется на две неравные по размерам субширотные части. Северная, меньшая часть внутриваннового пространства имеет вид наклоненной в сторону водохранилища относительно ровной поверхности, осложненной невысокими резкими поперечными уступами. В общем, она располагается гипсометрически ниже резко расчлененной поверхности южной части внутриваннового пространства и имеет облик фрагмент плоского днища оползневой ванны, возникшего в результате разрушения и «выноса» из нее значительной части оползневого тела. На поверхности этого днища имеются некрупные свежие рытвины и промоины, начинающиеся у границы его с северным склоном оползневой ванны и уходящие в сторону южной приподнятой части. (Рисунок 5) С северо-востока и с севера рассматриваемый фрагмент древней оползневой ванны окаймляется северной дугой контура оползневой ванны Волковского оползня.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5 - Расчлененный свежими рытвинами фронт оползня в северной части Волковского оползневого тела с крупными прямостоящими деревьями

Южная часть внутриваннового пространства приподнята над северной и имеет признаки, присущие молодому оползневому телу. С востока и юга эта часть внутриваннового пространства (далее называемого оползневым телом) охвачена южной дугой контура оползневой ванны Волковского оползня. Оползневое тело по строению его поверхности неоднородно и, в свою очередь, также разделяется на две субширотные части (половины). Северная половина, граничащая с днищем древней оползневой ванны, имеет наиболее сильно расчлененный рельеф поверхности. Для нее характерны высокие крутые уступы, крутосклонные бугры, свежие рытвины и выработанные по ним глубокие промоины с замкнутыми выемками. Рельеф южной части оползневого тела представляет собой довольно круто наклоненную в сторону водохранилища слабо расчлененную поверхность, осложненную плавными уступами (Рисунок 6). Ее внутренние промоины проявлены слабо и мелко врезаны, а плавные уступы находятся, в общем, на продолжении крупных крутых уступов северной части.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6 - Обрывистый южный склон оползневой ванны Волковского оползня

Ввиду различий рельефа поверхности северной и южной половин оползневого тела имеются различия в строении и морфологии оконтуривающих их обводных промоин. Северная сильно расчлененная половина оползневого тела в тыльной части отделена от склона оползневой ванны удлиненной глубоко врезанной замкнутой выемкой. Выемка резко ассиметрична: ее южное окончание возвышается не менее чем на 6 м относительно дна, а северное - не более чем на 1 м. Начинающаяся от выемки южная обводная промоина отделяет слабо эродированную южную часть оползневого тела от южного склона оползневой ванны. Она неглубоко врезана относительно поверхности оползневого тела, поскольку заносится рыхлым материалом, оплывающим со склона оползневого тела.

С севера оползневое тело отделено обводной промоиной от днища древней оползневой ванны, в целом имеющего более низкие отметки поверхности. Поэтому на большей части длины эта промоина ограничена склоном оползневого тела, возвышающимся над днищем древней оползневой ванны. Но, поскольку северная часть оползневого тела сильно расчленена и эродирована, то в местах наиболее глубокой эрозии обводная промоина прорывается в область оползневого тела сливаясь с его внутренними промоинами. Ближе к фронту оползня, где оползневое тело меньше эродировано, оно возвышается над днищем древней оползневой ванны и здесь между ними снова появляется обводная промоина.

Примечательной особенностью Волковского оползня является причленение к обоим дугообразным фрагментам главного отрыва двух флювиальных логов, выработанных временными водотоками вдоль разломных структур северо-восточного и юго-восточного простирания. При этом лог 1 довольно четко выражен в рельефе и своим устьем примыкает непосредственно к оползневой ванне. Лог 2, расположенный напротив резкого изгиба южной дуги главного отрыва, выражен в рельефе слабо, имеет очень пологий склоны и нечетко причленяется к оползневой ванне.

Оба лога располагаются на продолжении прямолинейных фрагментов берегового уступа, причленяющихся к оползневой ванны. В месте сочленения к оползневой ванне проявляются четкие признаки разрывных нарушений, вдоль которых сформировался уступ.

В месте сочленения северного фрагмента берегового уступа с оползневой ванной развиты тектониты типа слабо сцементированной тектонической брекчии. Эта глинисто-щебнистая масса осыпается по крупному склону, не давая ему, зарасти травяной и древесной растительностью. Среди осыпающейся и сползающей массы встречаются небольшие обособления лимонита, также косвенно указывающего на наличие здесь шовной зоны разрывного нарушения.

Видимо, эта шовная зона имеет большую мощность, проявлена в породах дискретно, что и обусловило нечеткое ее выражение за оползневой ванной в виде лога 2. Косвенным признаком ее проявления на пересечении с бровкой уступа склона оползневой ванны является сильная дезинтегрированность коры выветривания, что выражается в интенсивном выносе разрыхленных пород из под сосны (Рисунок 7), хотя и скрепляемых ее корневой системой.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 7 - Сосна расположенная в зоне дезинтегрированных разломом пород

Другой фрагмент берегового уступа, причленяющийся с юго-запада к оползневой ванне, также несет признаки проявленного здесь разрывного нарушения. Он сложен такой же слабо сцементированной тектонической брекчией, имеет такой же крутой наклон поверхности склона и содержит фрагменты лимонитовых плит полуметровой мощности, простирающихся вдоль склона. Вероятно, этот разлом имеет меньшую ширину шовной зоны и поэтому за оползневой ванной он проявлен лучше выраженным в рельефе логом.

Тело оползня в оползневой ванне располагается несимметрично относительно ее уступа. В северной части оползневой ванны оно отделено от основания уступа широкими полого спускающимися к водохранилищу площадками, покрытыми прямостоящими деревьями примерно50-летнего возраста. Северная обводная промоина отделяет тело оползня от этих площадок, указывая на более раннее время их формирования.

Напротив, в южной части оползневой ванны оползневое тело прижато к более молодому южному ее склону и располагается конформно (параллельно) его контуру. В связи с этим южная часть обводной промоины уже и мельче, чем северная и находится гипсометрически выше последней. Северная и южная ветви обводной промоины соединены глубокой выемкой расположенной у восточной части уступа оползневой ванны.

Само оползневое тело также обладает неоднородностью своего строения. Северная часть тела изрезана крутыми уступами, рытвинами, крутосклонными округлыми выемками и промоинами. Рытвинами здесь названы ложбины с отвесными склонами, обычно замкнутой формы, являющиеся результатом разрыва сплошности пород при разваливания оползневого тела. Промоинами здесь называются флювиальные открытые ложбины, которые образуются по рытвинам после переработки их водными потоками.

Бульшая часть уступов, рытвин и промоин ориентирована поперек и вдоль удлинения оползневого тела, хотя значительная часть и по другим направлениям. Водные потоки легко размывают ослабленные разрывами перемычку между соседними по простиранию рытвинами, переводят их в открытые формы и усиливают расчленение оползневого тела. В результате этого возникают резко выступающие положительные формы рельефа - бугры и эрозионные останцы (Рисунок 8)

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 8 - Обводная промоина с выходом скальных пород на поверхность оползневого тела

Интенсивным разрушениям подвержена фронтальная часть оползня. Она отделена от центральной части крупной, глубокой рытвиной, поэтому выглядит резко возвышающимся холмом. Его высота составляет ~ 3 м. Этот холм пересечен большим количеством некрупных свежих рытвин и промоин различной ориентировки, свидетельствующих о продолжающемся разрушении оползневого тела.

В противовес северной части, южная часть оползневого тела расчленена значительно слабее. Здесь нет рытвин, резких уступов, бугров и эрозионных останцов. Рытвины превращены в промоины, уступы сглажены, хотя и располагаются на продолжении резких уступов северной части оползневого тела (Рисунок 9).

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 1 - днище старой оползневой ванны; 2 - бровка обрывистых склонов оползневой ванны и водохранилища; 3 - выработанные гравитационно устойчивые склоны оползневой ванн и пологие уступы оползневого тела; 4 - резкие уступы поверхности оползневого тела и днища старой
оползневой ванны; 5 - обводные промоины; 6 - внутренние промоины оползневого тела; 7 - рытвины; 8 - замкнутые выемки поверхности оползневого тела; 9 - бугры и холмы поверхности оползневого тела; 10 - репер за пределами оползневой ванны; 11 - репер в оползневом теле; 12 - разрывные нарушения с указанием направления смещения блоков; 13 - разрывные нарушения, перекрытые оползневым телом; 14 - вершина оползня; 15 - номера упоминаемых в тексте разломов

Рисунок 9 - План Волковского оползня.

Меньше всего разрушена вершина оползня, расположенная около тыльной его части. Но и на ней наблюдается группа узких, но протяженных и ориентированных поперек удлинения тела оползня рытвин, пересекающих расположенный на вершине оползня фрагмент грейдера, оторванного от коренного склона.

На поверхности днища старой оползневой ванны (северная часть) и на фронте оползневого тела встречаются примерно50-летние прямостоящие деревья. На поверхности оползневого тела 2-го этапа растут только молодые примерно 18-летние деревья и изредка встречаются поваленные сухие старые деревья за одним исключением: в центре оползневого тела второго этапа имеется очень старая живая береза, стоящая как бы на пеньке из глыбового материала, скрепленного ее корнями, и поэтому не разрушенного эрозией и осыпанием

В южной части оползневого тела 2-го этапа оползнеобразования эти молодые деревья всегда прямостоящие, а в северной - бывают и дугообразно искривленные

Важной особенностью Волковского оползня является его расположение на пересечении двух крупных зон разломов северо-восточного и северо-западного простирания. Эти зоны разломов определяют ориентировку склонов Волковского водохранилища, на стыке которых и располагается оползень. Зона разломов северо-восточного простирания проявлена системой параллельных разрывов, крайний юго-восточный из которых (разлом 1) трассируется за северо-восточным обводом оползня небольшим логом, а второй (разлом 2) фиксируется около северного окончания фронта оползня, где он проявлен в склоне оползневой ванны и на засклоновом пространстве эрозионной ложбиной. Разлом северо-западного простирания (разлом 3) пересекает оползень в двух местах, расположенных на одной линии, совпадающей с продолжением склона водохранилища, протягивающегося со стороны села Монастырского и трассируется интенсивно дезинтегрированными породами. Указанные разломы внесли большой вклад в процесс оползнеобразования, в значительной степени дезинтегрировав породы и способствуя смачиванию подстилающей оползневое тело глинистой толщи, пропуская к ней просачивающиеся по ним поверхностные воды.

Анализ изложенной информации позволил восстановить историю формирования Волковского оползня. Волковский оползень в современном его виде сформировался в два этапа. На первом этапе сформировался оползень пластического течения (Рисунок 12)по зоне разрыва северовосточного простирания (разлом 1), возможно вскоре после создания Волковского водохранилища, поднявшего уровень воды до отметок залегания раннемеловой глинистой толщи, что способствовало ее дополнительному намоканию. На наклонной, но ровной поверхности сформированного оползневого тела и на пологих склонах оползневой ванны начали расти прямостоящие новые деревья. Такой сценарий подтверждает высказывание И.В.Абатуровой о наличии признаков начала процесса разрушения склона, выявленных при анализе материалов аэрофотосъемки, полученных за 30 лет до образования современного оползня.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 12 -Первый этап формирования Волковского оползня.

В 1993 году проявился второй этап оползнеобразования (Рисунок 13), когда новое оползневое тело сползло по зоне разлома северо-западного простирания (по разлому 3). Это оползневое тело «внедрилось» в предыдущую оползневую ванну, перекрыв ее юго-западную часть, и «отодвинув» к северо-западу оползневое тело 1-го этапа оползнеобразования. По поверхности разрыва в тыльной части оползневого тела 2-го этапа образовалась продольная замкнутая выемка, а по южной и северной ветвям главного разрыва начали формироваться обводные промоины, окаймляющие оползневое тело. Ввиду того, что новое оползневое тело южной частью прилегало к коренному склону, северной - к днищу старой оползневой ванны, оно (оползневое тело) разрушалось с разной интенсивностью в северной и южной частях. Северная часть оползневого тела, возвышающаяся над днищем старой оползневой ванны, имела возможность «разваливаться» в ее сторону, что обусловило резкий сложнопересеченный рельеф ее поверхности. Южная часть оползневого тела, прижатая к возвышающемуся над ней южному склону оползневой ванны, не имела возможности так интенсивно «разваливаться» как северная, что обусловило формирование в ее пределах плавного рельефа. Последующее разделение оползневого тела вторичными разрывами на ряд пластин вовлекло в этот же процесс и днище старой оползневой ванны, сформировав на его в общем-то ровной поверхности новые уступы и разрывы. Неравномерная эрозия интенсивно разрушающегося нового оползневого тела, а, возможно, и влияние разлома 1 привели к прорыву вод из северной обводной промоины внутрь оползневого тела, замаскировав в этих местах границу между днищем старой оползневой ванны и оползневым телом.



Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 13 - Второй этап формирования Волковского оползня.

Оползневое тело продолжает разрушаться и сползать в сторону водохранилища, что выражается в появлении в основном в северной части оползневого тела и менее значительно в прилегающих к ней частях старой оползневой ванны свежих рытвин, обрывающих корневую систему крупных деревьев; в наползании оплывающего материала на деревца ~ 18-летнего возраста, что приводит к их плавному дугообразному изгибу; к наклону реперов, забитых в породы оползневого тела и к появлению резких свежих осыпающихся уступов и рытвин на поверхности оползневого тела.

В последнее время была замечена интересная особенность строения места сочленения северного склона оползневой ванны со склоном водохранилища. Обычно такие участки сочленения взаимно перпендикулярных склонов имеют пологие плавные очертания. Здесь же пологий выработанный северный склон оползневой ванны обрезается со стороны водохранилища почти вертикальным постоянно осыпающимся склоном.

Более того, выступ, образованный этими сочленяющимися склонами вдается внутрь оползневой ванны, сужая ее во фронтальной части (обычно, оползневая ванна расширена во фронтальной части). Эту необычную ситуацию можно объяснить тем, что разлом 2 является юго-восточной границей выползня, примыкающего с севера к Волковскому оползню. Выползень выдвигается в сторону водохранилища, захватывая и «заворачивая вовнутрь» западный край северного склона оползневой ванны Волковского оползня, «подставляя» его под воздействие гравитационного и абразионного процессов.

4. Южно-Монастырский выползень. Строение и механизм формирования

Строение и механизм формирования такой структуры рассмотрен на примере Южно-Монастырского выползня, расположенного на южной окраине пос. Монастырка города Каменск-Уральский и охватывающего склон и засклоновую часть территории, прилегающие с востока к Волковскому водохранилищу.

Выползень - плоский тектонический блок, ограниченный с трех боковых сторон разрывными нарушениями, выдвигающийся из склона по наклонному интенсивно увлажненному пластичному слою. ЮжноМонастырский выползень расположен на южной окраине пос. Монастырка города Каменск-Уральский и охватывает склон и засклоновую часть территории, прилегающие с востока к Волковскому водохранилищу.

Стратиграфический разрез толщ, слагающих тело выползня, такой же, как и у описанного выше Волковского оползня: выползневое тело сложено связными кварцевыми песчаниками на опаловом цементе, за пределами бровки склона, перекрытыми неоген-четвертичными отложениями. Подошва выползня совпадает с верхней частью глинистой толщи раннемелового возраста.

Выползень имеет форму трапеции, сильно вытянутой по высоте (Рисунок 16). Бульшее основание трапеции (фронт выползня) совпадает со склоном водохранилища и имеет длину около 350 м, высота трапеции, ориентированная перпендикулярно склону водохранилища (длина выползня), имеет размеры около 450 м, а меньшее основание (тыльная часть выползня) ? около 180 м. С юго-востока, востока и севера Южно-Монастырский выползень ограничен разломами. Вдоль северного разлома постоянным водотоком выработана долина, шириной около 50 м. Разломы, ограничивающие выползень с востока и юго-востока, проявлены незначительными уступами поверхности рельефа.

Поверхность выползня полого наклонена от южной границы с отметками около 140-160 метров в сторону северной с отметками около 125135 метров (нижние значения высот указаны для бровки уступа фронта выползня, а верхние - для удаленной от водохранилища части выползня.

Выползень частично перекрывается с южнее расположенным Волковским оползнем, поскольку южная граница выползня проходит по зоне разлома 1, «пересекающей» Волковский оползень.

Решающее значение в проявлении выползневого процесса имеет разрывная тектоника. Наиболее масштабно здесь проявлены две разломные зоны - северо-восточного и северо-западного простирания, на пересечении главных швов которых долина реки Исеть резко поворачивает с юговосточного направления на юго-западное. Главный шов разломной зоны северо-восточного простирания является юго-восточной границей ЮжноМонастырского выползня, а в главный шов разломной зоны северо-западного простирания утыкается фронтальная часть выползня. Поскольку разломные зоны сопровождаются параллельными им второстепенными разломами, то весь Южно-Монастырский выползень пересечен системами разломов этих направлений. Разломы северо-восточного простирания трассируются уступами поверхности рельефа и приуроченными к ним одиночными воронками или линиями воронок просасывания (Рисунок 17, 18). Разломы северо-западного простирания в рельефе проявлены менее выразительно. Они фиксируются флювиальными логами и рытвинами, впадающими в долину ручья, ограничивающего выползень с севера. Часто эти лога и рытвины сопровождаются воронками просасывания. У фронта оползня разломы этого направления также трассируются вытянутыми в линию воронками просасывания (Рисунок 19).

Кроме разломов указанных направлений на рассматриваемой территории встречаются разломы субширотного и субмеридионального направлений. Наиболее крупными из разломов субширотного направления являются два сочленяющиеся под небольшим углом разлома, ограничивающие выползень с севера. Долина, выработанная вдоль них постоянным водотоком, уходит далеко за пределы выползня.

Крупный субмеридиональный разлом пересекает долину указанного ручья около тыльной части выползня и, наряду с разломами северо-западного простирания, ограничивает его (выползень) с востока. К югу от долины ручья (на восточной границе выползня) этот разлом проявлен уступом в рельефе с опущенным западным блоком, а к северу от долины ? V-образным логом с постоянным водотоком.

Основной особенностью выползня ? как склоновой водно-гравитационной структуры ? является выдвижение из склона блока скальных горных пород, ограниченного с боков разломами. Рассмотрим эти признаки выдвижения блока.

Южно-Монастырский выползень располагается вблизи резкого поворота склона Волковского водохранилища с юго-восточного направления на юго-западное. Как уже указывалось, этот поворот склона вызван пересечением двух крупных разломных зон северо-восточного и северозападного простирания, по которым р. Исеть выработала свою долину. В юго-восточном секторе пересечения разломных зон, охватывая их уходящие в склон ветви, располагается Волковский оползень. В пределах северовосточного сектора пересечения разломных зон располагается ЮжноМонастырский выползень, а с главными швами этих разломных зон совпадают две из ограничивающих его четырех сторон. С разломной зоной северо-западного простирания совпадает обрывистая фронтальная часть выползня, слагающая склон водохранилища и выдвигающаяся в его сторону.

Фронтальная часть выползня сложена породами, заметно дезинтегрированными и проработанными экзогенными процессами, но еще сохранившими некоторую прочность и облик позднемеловых песчаников. За северной границей выползня этот же склон водохранилища сильно выположен и покрыт кустарниковой и травяной растительностью (как стабильный, не выдвигающийся, и длительное время подвергающийся воздействию склоновых процессов). Обрывистый склон фронта выползня и достаточно высокая прочность его пород (слабая дезинтегрированность) свидетельствуют в пользу представления о выдвигании выползня в сторону водохранилища.

Юго-восточной границей Южно-Монастырского выползня является разломная зона северо-восточного простирания. Ее шовная зона обнажена в склоне водохранилища, ориентированного на юго-запад после резкого поворота в районе Волковского оползня. Этот очень крутой, осыпающийся склон представлен интенсивно дезинтегрированными светлыми породами песчано-глинистого состава, местами включающими субвертикально ориентированные плитообразные лимонитовые тела мощностью до 50 см . В пределах Волковского оползня главный шов этой разломной зоны представлен такими же светлыми и интенсивно дезинтегрированными породами, как и в склоне водохранилища. Дальше на северо-восток, уже как граница только Южно-Монастырского выползня, этот шов проявляется коротким, слабо выраженным логом, а затем на засклоновом пространстве до восточной границы выползня слабо выраженным в рельефе уступом. Прямых признаков выдвижения выползня по этому разлому не наблюдается. Косвенным признаком является искажение формы склона оползневой ванны первого этапа оползнеобразования Волковского оползня, которое можно объяснить левосдвиговым смещением вдоль разломной зоны, то есть выдвиганием выползневого тела. Об этом же косвенно свидетельствует прорыв северной обводной промоины оползневого тела Волковского оползня вовнутрь оползневого тела в месте трассирования через него главного шва этой разломной зоны.

...