close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Пшикин Роман Юрьевич. Эрозионные процессы в районах распространения лессовых пород

код для вставки
2
3
4
Аннотация выпускной квалификационной работы
по направлению подготовки 05.03.02 География
направленность (профиль) Рекреационная география и туризм
студента Пшикина Романа Юрьевича
Выпускная квалификационная работа по теме «Эрозионные процессы в
районах распространения лессовых пород» состоит из введения, трех глав и
заключения. Объем работы составляет 71 страницы, в том числе 8 страниц
приложений и 22 рисунка. Список литературы содержит 32 наименования.
Ключевые слова: лесс, свойства лессовых пород, эрозионные процессы,
лессовый псевдокарст, формы лессового псевдокарста, типы лессового
псевдокарста, просадочность, техногенез, факторы формирования лессового
псевдокарста, последствия лессового псевдокарста.
Актуальность данного исследования состоит в изучении влияния
эрозионных процессов в районах распространения лессовых пород и роли
техногенеза в формировании и развитии лессового псевдокарста на
распахиваемых склонах. Сделана попытка обобщить и систематизировать
сведения, полученные ранее другими авторами при исследовании этого вопроса.
Объект исследования – распахиваемые склоны в районах распространения
лесса, лессовых и лессовидных пород как территорий возможного формирования
и развития лессового псевдокарста.
Предмет исследования – эрозионные процессы в районах распространения
лессовых пород как возможная причина формирования лессового псевдокарста.
Цель работы – изучить возможные причины возникновения лессового
псевдокарста под влиянием эрозии на распахиваемых склонах; последствия
появления лессового псевдокарста для окружающей среды и человека.
В первой главе рассматривается понятие лессового псевдокарста и лессовые
породы как среда его развития.
Вторая глава посвящена механизму развития и формам проявления
лессового псевдокарста.
В третьей главе рассматривается распространение лессового псевдокарста
на территории России и территории Орловской области, последствия развития
лессового псевдокарста и меры по его предотвращению.
Результаты исследования могут быть положены в основу разработки
защитных мероприятий для предотвращения развития лессового псевдокарста и
для восстановления нарушенных псевдокарстом территорий.
Студент Пшикин Р. Ю.
5
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………........с . 3
Глава 1. Общая характеристика процессов формирования лессового
псевдокарста
1.1.
Понятие
лессового
псевдокарста
и
эрозионных
процессов......................................................................................................................с. 6
1.2.
Лессовые
породы
как
среда
развития
лессового
псевдокарста…...........................................................................................................с. 10
Глава 2. Механизм развития и формы проявления лессового псевдокарста
2.1.
Подходы
к
классификации
форм
лессового
псевдокарста…………………………………………………………………...........с. 17
2.2. Типы лессового псевдокарста……………………….……………........с. 23
2.3.
Факторы
и
процесс
формирования
лессового
псевдокарста………………………………………………………………………...с. 26
2.4.
Роль
техногенеза
в
формировании
лессового
псевдокарста…………………………………………………………………...........с. 30
Глава 3. Оценка поражения территории лессовым псевдокарстом.
3.1.
Оценка
риска
поражения
территории
лессовым
псевдокарстом…………………………………………………………………........с. 34
3.2. Лессовый псевдокарст на территории России и территории Орловской
области…………………………………………………………………………........с. 37
3.3.
Последствия
развития
лессового
псевдокарста
и
меры
по
предотвращению его развития…………………………………………………….с. 52
4. Заключение…………………………………………………………………с.56
5. Литература…………………………………………………………………с. 57
6. Приложение………………………………………………………………..с. 61
6
ВВЕДЕНИЕ
С момента своего появления на Земле человек стал активно воздействовать
на окружающую его среду. В настоящий момент масштабы этого воздействия
приняли поистине огромное значение для всей планеты и каждого человека в
отдельности и представляют опасность для дальнейшего развития биосферы.
Последствия антропогенного влияния на биосферу настолько значительны, что в
литературе опасность этого воздействия получила даже свое название –
техногенез.
Под техногенезом понимают процесс изменения природных комплексов и
биогеоценозов под влиянием производственной деятельности человека.
Техническое
обеспечение
научного
прогресса
можно
считать
самостоятельной геологической силой, которая изменяет облик планеты.
Отдельные компоненты экосистем довольно чутко реагируют на малейшие
воздействия. Одним из таких элементов являются лессовые породы, которые при
антропогенном влиянии на них теряют свои уникальные свойства, что может
иметь серьезные последствия для окружающей среды и человека. Внешним
проявлением этого является образование просадочности и формирование
лессового псевдокарста.
Процессу лессового псевдокарста посвящено не так много научных работ и
исследований. Наиболее подробны исследования, проведенные в этой области
доктором геолого-минералогических наук Лаврусевичем А. А. Однако, по
большей части его исследования касаются лессового псевдокарста на территории
соседних с Россией государств. Псевдокарст же на территории нашей страны
изучен слабо. Это связано, в том числе, и с небольшими площадями
распространения лессовых пород на территории России. Так как лессовые и
лессовидные породы присутствуют и на территории Орловской области
(отдельные малочисленные участки), интересен процесс формирования и
развития лессового псевдокарста на территории Орловской области.
7
Актуальность
данного
исследования
состоит
эрозионных процессов в районах распространения
техногенеза
в
формировании
и
развитии
в
изучении
влияния
лессовых пород и роли
лессового
псевдокарста
на
распахиваемых склонах. Сделана попытка обобщить и систематизировать
сведения, полученные ранее другими авторами при исследовании этого вопроса.
Объект исследования – распахиваемые склоны в районах распространения
лесса, лессовых и лессовидных пород как территорий возможного формирования
и развития лессового псевдокарста.
Предмет исследования – эрозионные процессы в районах распространения
лессовых пород как возможная причина формирования лессового псевдокарста.
Цель работы – изучить возможные причины
возникновения лессового
псевдокарста под влиянием эрозии на распахиваемых склонах; последствия
появления лессового псевдокарста для окружающей среды и человека.
Гипотеза исследования:
1) лессовый псевдокарст возникает под влияние водной эрозии лессовых
пород;
2) территории, пораженные лессовым псевдокарстом, представляют угрозу
для хозяйственной деятельности человека и в короткие сроки меняют рельеф
поверхности.
Задачи исследования:
1) определить и изучить основные факторы формирования и развития
лессового псевдокарста;
2) изучить главные закономерности формирования разных типов лессового
псевдокарста, стадии его развития и формы проявления в разной геологической
обстановке;
3) оценить уязвимость лессовых пород как среды возникновения лессового
псевдокарста;
4)
определить
роль
антропогенного
воздействия
формировании и развитии лессового псевдокарста.
(техногенеза)
в
8
5)
экспериментально
установить
признаки
проявления
возможного
лессового псевдокарста на распахиваемом склоне в бассейне реки Сухая Орлица в
пределах экспериментального полигона;
В соответствии с целью и задачами исследования использовались
следующие методы исследования:
1)
сбор,
обработка
и
анализ информации
(литературы)
по
теме
исследования;
2) инженерно-геологическая оценка и описание местности;
3) отбор проб грунта;
4) камеральная обработка материала;
5) лабораторные исследования (радиоцезиевый анализ).
Практическая значимость исследования: результаты исследования могут
быть положены в основу разработки защитных мероприятий для предотвращения
развития
лессового
псевдокарста
и
для
восстановления
нарушенных
псевдокарстом территорий на территории Орловской области.
Теоретическое значение и новизна исследования заключается в том, что
впервые радиоцезиевым методом обнаружены и объяснены предположительные
проявления лессового псевдокарста на распахиваемых склонах Орловской
области.
9
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ
ЛЕССОВОГО ПСЕВДОКАРСТА.
1. 1. Понятие лессового псевдокарста и эрозионных процессов.
Понятие псевдокарста рассматривается с позиции сразу нескольких наук,
таких, как геология, геоморфология, ландшафтоведение, география. Трудность в
определении этого явления заключается в том, что похожие формы проявления,
но имеющие другое происхождение, наблюдаются в глинистых и песчаных
отложениях, ледниках.
Исследования по этому вопросу в разное время проводились А. Г.
Раздольским, А. С. Александровым, Е. Н. Сквалецким и другими. В результате
проведенных исследований была дана классификация форм псевдокарста.
В работах этих и других ученых проводилось сравнение псевдокарстовых
процессов в лессовых породах с местными землетрясениями, указывалась их
внезапность и опасность последствий.
Термин «псевдокарст» не означает, что этого явления не существует. Этот
процесс имеет место в реальных условиях. Приставка указывает на существенные
отличия псевдокарста от типичных карстовых явлений. Карстовые явления
связаны с растворением значительных масс, составляющих горную породу
минералов. Псевдокарстовые процессы возникают в нерастворимых породах под
влиянием эрозии и механического выноса частиц породы. Внешнее проявление
карстовых и псевдокарстовых процессов примерно одинаковы – воронки,
провалы, трещины, колодцы и т.д.
Впервые псевдокарстовые формы были открыты и описаны в лессовых
породах в Китае.
Лѐсс – осадочная горная порода, неслоистая, суглинисто-супесчаная, светло
– желтого цвета. Порода является типичной для Европы, Азии, Южной и
Северной Америки, большей частью для полупустынных и степных районов
умеренного пояса. В России наиболее значительны территории, занятые
лессовыми породами, в Европейской части и Сибири.
10
Лессовые породы характеризуются отсутствием водопроницаемости, но
сохраняют при этом фильтрационную способность благодаря каналам, трещинам,
пустотам, ходам животных и растений, по которым происходит фильтрация воды,
а не благодаря равномерному просачиванию, как это происходит в других
породах.
При увлажнении под давлением собственного веса или веса строений лесс
способен уплотняться, что может привести к просадке грунта [22, 25].
Эрозионные процессы – это явления, которые приводят к разрушению почв
и горных пород, обусловленные природными факторами и антропогенной
нагрузкой на окружающую среду. Современная эрозия, как правило, происходит
по обеим причинам: воздействие природных факторов создает условия,
необходимые для появления эрозии, а деятельность человека закрепляет ее
развитие.
К факторам внешней среды, вызывающим эрозию, относятся колебания
температуры, ветер, атмосферные осадки, движущиеся потоки воды. Эрозионные
процессы – один из факторов формирования рельефа. Ускоренная эрозия
происходит быстрее, чем идут почвообразовательные процессы, вызывает
деградацию почв и значительно меняет рельеф.
На формирование лессового псевдокарста наибольшее влияние оказывает
водная эрозия и эрозия, вызванная техногенными причинами.
Под лессовым псевдокарстом понимается процесс гидромеханического,
гравитационного, биологического и физико-химического зонального разрушения
недоуплотненных лессовых пород при их избыточном (часто техногенном)
увлажнении, приводящий к образованию форм рельефа, сильно напоминающих
типичные карстовые.
Проявления лессового псевдокарста разнообразны: провалы, пещеры,
воронки, овраги и иные морфологически сходные с карстовыми подземные и
поверхностные формы рельефа [21, 23]. Этот процесс характерен только для
лессовых пород.
11
Наиболее быстро лессовый псевдокарст развивается в областях активного
техногенеза и оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Главная
особенность лессового псевдокарста – высокая скорость его развития, иногда в
течение нескольких суток наблюдались случаи развития в лессовой породе
псевдокарстовых пещер довольно больших размеров [15, 17]. Изначально
площадь формирования лессового псевдокарста незначительна, но эрозионные
процессы в течение короткого времени приводят к увеличению площади
деградации поверхности.
Возникновение лессового псевдокарста происходит, в том числе, и за счет
суффозии – выноса мелких частиц породы фильтрующейся через нее водой. В
лессовых породах суффозия развивается в толще обычно на глубине около 10 – 15
метров,
при
проникновении
струй
воды
и
возникновении
завихрений
фильтрующей воды, порода в этом случае разрушается, и возникают пустоты
размыва. Трещины в горной породе и норы животных способствуют развитию
этого явления.
Движение воды вызывает отрыв частиц лессовой породы и вынос их в
нижние горизонты, что приводит к формированию подземных пустот, а на
поверхности происходит осадка и уплотнение лессовой породы. При этом
отличительной
чертой
формирования
лессового
псевдокарста
является
несоответствие объемов вынесенного материала объему образующейся полости:
объем образующейся полости во много раз превышает объем вынесенных в
результате размывания частиц породы.
Наиболее типичные места нахождения лессового псевдокарста следующие:
- территории, для которых характерно наличие крутосклонных глубоких
оврагов;
- бровки лессовых обрывов.
В некоторых случаях лессовый псевдокарст можно обнаружить на
аэрофотоснимках местности.
12
Развитие
лессового
псевдокарста
приводит
к
формированию
так
называемого бедленда, который полностью меняет рельеф поверхности и делает
земли непригодными для хозяйственной деятельности человека.
Псевдокарст
развиваться
под
на
территории,
влиянием
водной
занятой
эрозии,
лессовыми
вызванной
породами,
может
кратковременным
выпадением большого количества атмосферных осадков, либо из-за нарушения
норм и правил сброса поливных вод. При этом гидромелиоративные мероприятия,
направленные на защиту территории от водной эрозии, также могут привести к
развитию лессового псевдокарста, в случае если они проводятся с нарушениями.
Стоит отметить, что не во всех случаях под воздействием водной эрозии
происходит развитие лессового псевдокарста. В случаях смачивания породы
целиком происходит просадка лессовых пород, что исключает формирование на
этой
территории лессового псевдокарста. Псевдокарст не образуется
в
водонасыщенных породах и в случае близкого залегания грунтовых вод к породе.
13
1. 2. Лессовые породы как среда развития лессового псевдокарста.
Значительная территория планеты Земля в области равнин занята
лессовыми породами. Важнейшими характеристиками данных пород являются
следующие: гранулометрический и вещественный состав, прочностные и
деформационные свойства.
Лессы имеют палевую, светло-желтую или палево-серую окраску. Это
легкие суглинки, редко супеси с явной зернистой структурой.
Лессовые
породы
являются
частью
четвертичных
отложений
и
характеризуются несколькими горизонтами ископаемых почв. Кроме того, они
представляют собой дисперсные грунты, в лессе не наблюдается четкое
разделение на слои, отсутствуют прослойки из галечника и песка. Лессы
характеризуются также покровным залеганием на разных уровнях и рельефах,
значительной мощностью.
Существует несколько гипотез происхождения лессов и лессовых пород.
Одной из них является эоловая гипотеза происхождения лессов, автор которой –
Ф. Рихтгоффен (основоположник геоморфологии) – предположил, что лесс
образовался в результате осаждения атмосферной пыли. Он не считал, что
главную роль в этом сыграл только ветер. Ф. Рихтгоффен высказал мысль, что
пылеватые частицы откладывались в понижениях и задерживались в них степной
растительностью. Данная гипотеза нашла много сторонников, как в России, так и
за рубежом.
Водная гипотеза происхождения лесса, сторонниками которой являются
Герасимов И. П., Павлов А. П., Обручев В. А., объясняет возникновение лесса
смывом вместе с дождевыми потоками продуктов выветривания материнских
пород, переноса лессовых отложений водными потоками, накопления продуктов
смыва у склонов и подножий возвышенностей [27].
Обе этих гипотезы, однако, не объясняют, как осадок пыли превращается в
лесс и приобретает свои специфические свойства.
Почвенно – элювиальная гипотеза утверждает, что не имеет значения,
каким
образом
накапливаются
пылеватые
частицы,
а
в
результате
14
почвообразования и выветривания и происходит образование лессовой породы.
Высказывались идеи, что материнская порода лесса может образовываться под
влиянием разных геологических факторов, а собственно лесс возникает в
результате почвообразовательных процессов в пустынных условиях.
Существуют также геохимическая гипотеза, гипотеза полигенетического
происхождения лессовых пород. Данные гипотезы получили развитие в работах
советских и узбекских ученых, таких как, например, Б. Б. Полынов, Г. А.
Мавлянов, С. А. Яковлев, А. И. Исламов.
В работах этих исследователей высказывалась мысль о том, что не стоит
рассматривать происхождение лессовых пород только с позиции какой-либо
одной из гипотез, чтобы более глубоко познать этот процесс, нужно изучить
географические и геологические особенности окружающей среды.
Физико-механические свойства лессовых пород зависят от условий, в
которых они формировались, и современных условий, в которых существует
порода.
Лессовые породы не существуют в течение длительного времени постоянно,
они непрерывно подвергаются изменениям, развиваются, переходят в новые
состояния и приобретают новые качества.
Лесс в настоящее время является уникальной породой, способной к
появлению такого стремительно развивающегося процесса как лессовый
псевдокарст.
Изучая минеральный состав лессов, можно сделать вывод о литологии
происхождения этой породы.
Все процессы, которые происходят в любой горной породе, в том числе и в
лессе, зависят от физико-химических свойств и вещественного состава
составляющих эту породу минералов и воды, которая находится в составе
породы.
При формировании лессового псевдокарста происходит изменение таких
частей и свойств породы, как соотношение натрий/ кальций и вода в твердом
15
состоянии/ вода в жидком состоянии в общем составе породы. Даже небольшое
изменение лессовых пород вызывает изменение составляющих породу минералов.
В составе лессовых пород обнаруживается больше труднорастворимых
соединений, чем легкорастворимых. Основную массу минералов, образующих
лессовые породы, составляют полевые шпаты и кварц, которые относят к легким
минералам, образующим породу; значительную часть лессовых пород составляют
также кальцит, гипс, доломит. Кварц бесцветного или мутного цвета в виде
обломков. Полевой шпат также в виде обломков белого, бурого или матового
цвета. В состав лесса входит слюда, в малом количестве встречаются гидроксиды
железа, апатит, гематит, опал.
В более глубоких почвенных горизонтах отмечается высокое содержание
глинистых минералов и обломков выветренных минералов. Вторичные минералы
чаще всего выстилают стенки пустот, образуя различные агрегаты. Например,
кальцит встречается в форме расплывчатых зерен.
Высокое
содержание
крупнопылеватой
фракции
доказывает,
что
формирование этих пород проходило в сухом климате с преобладанием
физического выветривания и разрушения породы до мелкой пыли [2, 4].
Лессовые породы характеризуются большим разнообразием карбонатов.
Различают карбонаты мелкокристаллические, метаколлоидные и входящие в
состав обломков фауны наземных моллюсков.
Метаколлоидные соединения карбонатов состоят из мелкодисперсного
карбонатного
материала
и
в
совокупности
с
глинистыми
минералами
цементируют породу.
Мелкокристаллические
соединения
карбонатов
обнаруживаются
в
трещинах, порах и пустотах. Они, также как и метаколлоидные соединения,
цементируют породу, или заполняют пустоты целиком, образуя стяжения до 5 см
в диаметре. Их называют «журавчики» или «куколки».
В лессовых породах обнаруживаются хорошо сохранившиеся раковины
наземных моллюсков, принадлежащих к классу брюхоногих, но их число
16
незначительно, и они рассеяны в породе. Это связано с постепенным
растворением и выносом карбонатов, входящих в состав этих раковин.
Кристаллы гипса встречаются вдоль трещин, пор и в некоторых случаях
хорошо видны невооруженным глазом. Кристаллы гипса распределяются
радиально по стенкам пор.
Внутренняя поверхность трещин выстлана халцедоном. В составе раковин
моллюсков можно встретить опал.
Лесс можно рассматривать как производное кальциевого ландшафта.
Кальций присутствует в лессе в виде известковистых зерен, а также в гипсе, в
поровых растворах и обменном комплексе. Основной минерал, содержащий
кальций, - плагиоклаза. Количество кальция в силикатах обычно невелико и
составляет около 3 %. Миграция кальция происходит при участии воды. Чем
выше влажность лессовых пород, тем больше вероятность встретить в них
вторичные выделения углекислого кальция, известковые соединения, корочки и
оболочки вокруг зерен почвы.
В почвенных горизонтах отмечено повышенное содержание глиняных
минералов и пониженное содержание хлоритов. Повышенное содержание кальция
и высокодисперсных частиц является причиной устойчивости лесса к действию
воды [19, 20].
Для лессовых пород характерно высокое содержание крупнопылеватой
фракции.
В
лессовидных
суглинках
достаточно
высоко
содержание
крупнопылеватой фракции, но они являются менее однородными по составу,
поэтому процесс образования псевдокарста происходит менее активно. Чем выше
содержание крупнопылеватой фракции, тем меньше скорость протекания
процессов выветривания.
Главные эфемерные свойства лессовых пород – невысокая влажность,
низкое содержание карбонатов и легкорастворимых соединений, высокая
пористость.
Особую роль в развитии псевдокарста играет наличие в лессовых породах
воднорастворимых соединений. Чаще всего это карбонат кальция и карбонат
17
магния. Содержание воднорастворимых соединений зависит от условий среды, в
которых происходило формирование породы.
Развитие лессового псевдокарста происходит только при поступлении
большого объема воды. Как правило, это происходит при техногенном
вмешательстве. Искусственное орошение земель, ранее получавших воду только
естественным путем, а также утечки воды из водонесущих коммуникаций при
строительстве и эксплуатации сооружений, воздействует на лессовые породы и
меняет условия их существования. Нарушение режима влажности приводит к
тому, что резко активизируется процесс перераспределения водорастворимых
соединений. Водорастворимые компоненты при этом переносятся водным
потоком в глубокие горизонты породы.
Составной частью лессовых пород также является вода, которую в чистом
виде практически невозможно обнаружить: в каждом объеме породы можно
обнаружить несколько форм воды. Различают прочно- и рыхлосвязанную воду,
капиллярную, гравитационную, твердую и парообразную воду. Эта вода
присутствует не в чистом виде: на каждый объем породы приходится несколько
комплексов воды.
Малоподвижный комплекс обладает слабой растворяющей способностью.
Кроме прочносвязанной воды в состав этого комплекса входят также и другие
виды воды.
В диффузионном комплексе перемещение воды происходит путем
диффузии, а также перемещение воды в парообразном состоянии. Большую роль
играет испарение и конденсация воды.
В капиллярном комплексе основной составляющей является капиллярная
вода.
В гравитационном комплексе обязательными компонентами являются
рыхло – и прочносвязанная вода.
Твердый комплекс присутствует только при отрицательных температурах. В
этом случае вода в породе находится в форме льда, но отмечается наличие воды и
в жидком, и в парообразном состоянии.
18
Влажность породы зависит от свойств самой породы, глубины залегания
грунтовых вод, окружающей обстановки и антропогенного влияния на породу.
Другой важной характеристикой лессовых пород является пористость.
Пористость колеблется в границах от 39 до 57 %. Она зависит от влажности,
давления, состава и характера поверхностных свойств. Если меняется хотя бы
один из этих параметров, нарушается равновесие в породе, частицы и агрегаты
приходят в движение и занимают новое устойчивое состояние. Среднее значение
пористости лессов составляет 50 %. Различают следующие типы пор и пустот,
встречающихся в лессовых породах:
1) межчастичные поры – поры неправильной формы между частицами, по
которым перемещается вода;
2) макропоры – хорошо заметные невооруженным взглядом поры
разнообразной формы, окаймленные карбонатом или гипсом, образовавшиеся в
результате произрастания трав, поэтому большая часть макропор ориентирована
вертикально;
3) трещины – могут быть разной ширины и глубины, вызваны оползневыми
или сейсмическими процессами, изменением влажности породы;
4) червеходы и замкнутые пустоты органического происхождения;
5) корнеходы;
6) кротовины (ходы землероев);
7) крупные пустоты псевдокарстового происхождения [21, 24].
Еще одна важная характеристика лессовых пород – их размокаемость и
пластичность. Размокание породы происходит очень быстро, в течение
нескольких минут порода полностью разрушается. Размокание связано с
адсорбционными явлениями и расклинивающим действием тонких водных
пленок. Пластичность зависит от уровня содержания карбонатов: с увеличением
их доли пластичность снижается. Наоборот, при рассолении лессовых пород
отмечается
повышение
показателей
пластичности.
Среднее
значение
пластичности равно 8, что позволяет отнести лессовые породы к легким
суглинкам. Если в лессовых породах присутствую органические вещества,
19
например, гумус, они не оказывают никакого значительного влияния на
пластичность
лессовой
повышению
влажности
породы.
породы,
Повышение
которая
пластичности
определяет
приводит
к
деформационные
характеристики лессовых пород.
Чем выше влажность, тем больше способность грунтов к деформации.
Высокая влажность породы препятствует развитию псевдокарста и снижает
просадочность и наоборот.
Интересна также способность лессовых пород давать просадку, которая
зависит от давления, влажности, прочности структурных связей и пористости.
Просадочность максимальна в верхней части склонов, у подножья склонов
относительная просадочность меньше. Участки породы, приуроченные к
приводораздельным частям хребтов, имеют низкие показатели просадочности,
что объясняется влиянием климата и условиями формирования пород.
Развитию просадочных свойств грунта и псевдокарстовых явлений
препятствует
повышение
уровня
содержания
труднорастворимых
цементирующих соединений, например карбоната кальция.
Лессовые
породы
и
лессовидные
породы
характеризуются
разной
просадочностью, так как они имеют разную пористость и разную дисперсность.
Способность к образованию псевдокарста зависит от влажности породы.
Если лессовая порода имеет высокую влажность, то развитие псевдокарста не
происходит. В случае низкой влажности порода хорошо размокает, подвергается
действию эрозии, и становится возможным формирование псевдокарста.
Способность к образованию псевдокарста зависит также от микрорельефа
местности и от процессов жизнедеятельности почвенных обитателей.
Таким образом, идеальными для образования лессового псевдокарста
являются массивы недоуплотненных лессов [17, 23]. Лессовые суглинки меньше
подвергаются развитию лессового псевдокарста, так как они утратили свои
эфемерные свойства и поэтому более устойчивы к техногенному воздействию.
20
ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ И ФОРМЫ ПРОЯВЛЕНИЯ ЛЕССОВОГО
ПСЕВДОКАРСТА
2. 1. Подходы к классификации форм лессового псевдокарста
Лессовый псевдокарст представлен разнообразными морфологическими
формами, которые подробно рассмотрены в работах Н. И. Кригера [10, 12]. Им же
была впервые предложена классификация форм лессового псевдокарста. Как уже
было отмечено ранее, псевдокарстовые формы рельефа очень схожи с
настоящими
карстовыми
формами.
Однако
из-за
своеобразных
физико-
химических свойств лессовых пород для них не характерны такие типичные для
карста формы как сталактиты, сталагмиты, сталагнаты. Отмечены лишь
небольшие образования из переувлажненного лесса, напоминающие сталагмиты,
до 6 см высотой и 8 см в диаметре. Дальнейшее увеличение их размеров не
происходит.
В настоящее время различают следующие формы проявления лессового
псевдокарста (Приложение 1):
1. Подземные формы:
- расширенные трещины;
- узкие ходы;
- тоннели;
- псевдокарстовые пещеры;
- замкнутые (слепые) полости в лессовом массиве.
2. Поверхностные формы:
2. 1. Провальные:
- провалы;
- воронки;
- траншеи;
- прибровковые чаши.
2. 2. Эрозионно-провальные:
- овраги;
21
- цирки;
- колодцы.
2. 3. Эрозионные:
- поноры;
- висячие ниши.
2. 4. Остаточные:
- стены;
- останцы;
- мосты и арки;
- столбы [11, 14].
Расширенные трещины являются первой стадией образования лессового
псевдокарста. Возникают из-за проникновения поверхностных вод по трещинам
генетического происхождения вглубь лессовой породы. Трещины могут быть
разного размера. Кроме того, просадочные явления также могут приводить к
формированию трещин. Оползневые явления лессовых массивов тоже вызывают
образование трещин. По трещинам может легко передвигаться вода, что во много
раз ускоряет псевдокарстовый процесс.
Узкие ходы – первая стадия формирования псевдокарстовых процессов,
приуроченные к норам землероев и к каналам растительного происхождения. Как
правило, узкие ходы вытянуты вертикально. После отмирания корней растений
образуются полости, по которым проникает вода, происходит механический
отрыв, и вынос частиц породы, в результате чего увеличивается размер этих
полостей. Промоины могут развиваться также и вдоль ходов подземных
животных.
Тоннели – это слабонаклонные или горизонтальные полости, длина которых
составляет до 100, а сечение – до 4 кв. м. Тоннели могут соединять
псевдокарстовые пещеры и пустоты и обычно возникают самостоятельно. Если
тоннель сужается, то говорят об узком ходе, если расширяется – о пещере. Иногда
тоннели соединяют между собой псевдокарстовые полости, пещеры и пустоты.
22
Псевдокарстовые пещеры – полости в толще лессовой породы с площадью
сечения больше 4 кв. м. Если лесс переувлажнен, то крыша пещеры, как правило,
бывает неустойчива. В случае если свод пещеры находится неглубоко от
поверхности земли, может произойти его обрушение. Следствием этого также
является неровное дно пещеры, которое часто покрыто обломками породы.
Обрушение свода пещер приводит к появлению провальных форм лессового
псевдокарста, таких как траншеи, воронки, прибровковые чаши, провалы. Однако
пещера может существовать длительное время без обрушения, если на
поверхности произрастает достаточно много растительности, корни которой
укрепляют крышу пещеры.
Замкнутые (слепые) полости в лессовом массиве можно встретить в районах
колебания грунтовых вод. Структура породы нарушается из-за капиллярного
поднятия вод. Сначала появляется небольшой свод обрушения, в дальнейшем,
если уровень грунтовых вод больше не поднимается, образуется замкнутое
пространство, которое может заключать в себе определенную опасность при
освоении территории, занятой лессовым массивом.
Стоит сказать, что исследование подземных форм лессового псевдокарста
достаточно проблематично и связано с определенным риском для жизни, поэтому
поверхностные формы изучены гораздо лучше, так как риски при их
исследовании значительно меньше, чем при обследовании подземных форм
лессового псевдокарста.
Провальные формы возникают вслед за образованием подземных форм и
представляют собой зрелую стадию лессового псевдокарста.
Провалы являются самой крупной поверхностной формой. Они образуются
из-за обрушения сводов тоннелей и пещер. Провалы могут занимать огромные по
площади территории, иметь различную форму и глубину, но, как правило, это
вертикальные впадины. Иногда провал породы происходит по ходу движения
водотока. В этом случае провал будет слегка вытянут.
Воронки – провальные формы диаметром 2 – 15 м, имеющие округлую
форму. Образуются над подземными полостями. Обычно не глубокие. Часто
23
встречаются группами и располагаются цепочками. Интересно, что на дне старых
воронок могут располагаться новые, а также на дне имеются узкие ходы, по
которым вода проходить вглубь лессовой породы. Цепочка воронок может
превратиться в один псевдокарстовый провал.
Разновидностью воронок являются провальные траншеи. Имеют сильно
вытянутую форму. Часто их можно встретить вдоль псевдокарстовых тоннелей.
Прибровковые чаши образуются вследствие обрушения сводов подземных
пустот на краю лессового обрыва. Имеют форму чаши округлой формы, почти по
центру разрезанную обрывом. На первых стадиях своего развития прибровковые
чаши очень похожи на воронки. Затем развитие чаш начинается вертикально вниз
и в какой-то момент чаша напоминает колодец. Прибровковые чаши, как и
воронки,
встречаются
группами,
тянутся
вдоль
обрыва
и
расширяют
псевдокарстовые овраги.
Последствием
развития
реактивной
и
полной
стадий
лессового
псевдокарста являются эрозионно-провальные формы.
Причиной образования оврагов является массовое обрушение сводов
подземных псевдокарстовых форм. Они имеют неровное дно с образующимися
заново колодцами, воронками. Это выдающиеся по глубине и длине формы
лессового псевдокарста, их протяженность может измеряться несколькими
десятками
километрами.
Овраги
могут
оканчиваться
псевдокарстовыми
тоннелями или подземными ходами с выходом в долину, где происходит
основной процесс эрозии. По склонам псевдокарстовых оврагов развиваются
другие псевдокарстовые формы.
Цирки – сложная эрозионно-провальная форма. Цирки образуются
вследствие совместной деятельности подземной и поверхностной эрозии и
обрушения сводов пустот под действием силы тяжести. Развиваются они на
уступах террас и имеют округлую или вытянутую перпендикулярно уступу
форму. По бокам и на дне цирков развиваются самые разнообразные
поверхностные и подземные формы лессового псевдокарста, что делает цирки
особенно интересными для изучения.
24
Колодцы возникают из-за стекания воды вертикально вниз, имеют
округлую форму и вертикальные стены. Диаметр цирков небольшой, а вот
глубина значительна – до 10 метров. Могут находиться на дне цирков, тоннелей,
пещер.
Поноры – узкие ходы округлой формой и диаметром около полуметра,
которые соединяют между собой подземные и поверхностные формы лессового
псевдокарста. Поноры можно найти на дне псевдокарстовых воронок и колодцев.
Висячие ниши – углубления в отвесных лессовых обрывах, имеющие, как
правило, прямоугольную форму. Возникают обычно в районах, где периодически
наблюдается сток поверхностных вод. Чаще всего ниши располагаются на
расстоянии около метра от верхней кромки лессовой стены и не достигают ее
основания.
Различают также подсклоновые ниши, развивающиеся у основания
лессовых откосов.
На конечном этапе развития лессового псевдокарста образуются остаточные
его формы. Территория полностью поражается псевдокарстом, эрозия усиливает
этот процесс, возникает псевдокарстовый бедленд.
Стены – наблюдаются между псевдокарстовыми оврагами и представляют
собой линейные формы. Стены, являясь продуктом эрозии, существуют короткое
время и сами разрушаются ветровой и водной эрозией.
Останцы – массивы лессовых пород, имеющие в плане изометричную
форму. Встречаются между оврагами.
Столбы – короткосуществующие формы лессового псевдокарста. Это
остатки разрушенных стен, в сечении имеют округлую форму.
Мосты и арки образуются при обрушении сводов псевдокарстовых пещер и
тоннелей. Они нависают над дном подземных форм и представляют собой
сохранившиеся части сводов. Могут состоять из двух ярусов.
Классифицируют также формы псевдокарстового рельефа по размеру. В
этом случае различают большие и малые формы. Малые псевдокарстовые формы
– это расширенные трещины, провальные воронки, узкие ходы, тоннели, колодцы,
25
пещеры. Большие псевдокарстовые формы – цирки и провальные овраги.
Возможно существование малых форм отдельно от больших, существование
больших форм без малых не зарегистрировано.
Все вышеописанные формы лессового псевдокарста тесно связаны друг с
другом, часто встречаются и существуют совместно, но на определенной стадии
развития лессового псевдокарста какие-то отдельные формы преобладают.
26
2. 2. Типы лессового псевдокарста
Типы лессового псевдокарста классифицируют по условиям образования и
воздействия техногенных и природных факторов [16, 20].
Различают лессовый псевдокарст следующих типов:
1. Обусловленный особенностями рельефа земной поверхности:
- придолинный;
- придолинно-балочный (промежуточный);
- балочный (саевый);
- приуроченный к откосам.
2. Обусловленный особенностями структуры лессового массива:
- связанный с подземной экскавацией лессов;
- связанный с оползнеобразованием;
- связанный с просадочностью.
Придолинный тип развит на участках, которые обрываются крутым уступом
к долине. Его особенность заключается в том, что значительно пораженные
участки
бровки
чередуются
с
участками,
почти
незанятыми
лессовым
псевдокарстом.
Придолинно – балочный тип лессового псевдокарста характеризуется
развитием единичных форм псевдокарста, появление которых связано с первым
этапом деградации земель. В результате сельскохозяйственных работ нарушается
первоначальный растительный покров территории, а следовательно, и режим
влажности. Атмосферные осадки не задерживаются, а стекают по склону, что
приводит к формированию лессового псевдокарста: переувлажненный лесс
оплывает, сошедший оползень способствует развитию псевдокарста.
Балочный тип встречается редко. Пораженные участки при этом занимают
тальвег и склоны балок, в местах, где изначально могло происходить накопление
большого количества атмосферных осадков.
Приуроченный к откосам тип лессового псевдокарста развит в местах
бесконтрольного сброса воды или нарушенного растительного покрова. Он
представляет собой цепь воронок и провалов. Если проводить своевременные
27
рекультивационные мероприятия, то процесс развития лессового псевдокарста
замедляется. Однако выпадение большого количества осадков может вновь
возобновить этот процесс. Такие псевдокарстовые формы рельефа можно
встретить на территории соседней с Орловской Курской области в районе
Михайловского рудника Курской магнитной аномалии. Внешне подобный тип
псевдокарста проявляется как широкая полоса (около 30 метров шириной).
Тип лессового псевдокарста, связанный с подземной экскавацией лессов,
возникает из-за образования в толще лессовой породы эрозионных провалов,
воронок, ходов, появляющихся в результате деятельности человека.
Для возникновения лессового псевдокарста, связанного с просадочностью,
необходимо движение воды в толще лессового массива по ходам и трещинам и
вынос потоком воды частиц грунта. Влажность лессового массива должна
повышаться постепенно, одновременно на большой территории. Только в этом
случае возможно формирование псевдокарста. Если же смачивание происходит
быстро, то развивается просадка породы, что, как уже было сказано, препятствует
формированию псевдокарста.
Оползневый тип лессового псевдокарста возникает на участках оползней
глубокого залегания. Трещины, возникающие из-за смещения лессового массива,
способствуют передвижению по ним водных потоков и развитию лессового
псевдокарста.
Псевдокарст, развивающийся без вмешательства человека, классифицируют
на три типа.
Под первым типом понимают безусловное наличие лессового псевдокарста
на определенной территории (видимые формы псевдокарста на определенном
участке земной поверхности).
Второй тип – возможное наличие на определенной территории лессового
псевдокарста (видимые поверхностные формы отсутствуют, подземные формы
лессового псевдокарста также не обнаружены, но геоморфологические и
ландшафтные условия благоприятны для развития псевдокарста).
28
Третий тип характеризуется тем, что формирование и развитие лессового
псевдокарста маловероятно.
Антропогенное влияние приводит к появлению лессового псевдокарста
даже на участках, отнесенных к третьему типу районов. Поэтому можно говорить
о решающей роли техногенеза и эрозии, происходящей по антропогенным
причинам, в формировании лессового псевдокарста.
29
2. 3. Факторы и процесс формирования лессового псевдокарста
На формирование и развитие лессового псевдокарста влияют как
природные, так и техногенные факторы.
Природные факторы, несомненно, оказывают значительное влияние на
формирование
лессового
псевдокарста.
Однако
техногенный
процесс
псевдокарствования происходит быстрее, чем природный.
Чтобы образовался лессовый псевдокарст необходимы следующие условия:
лессовые породы, мощность которых составляет 3 – 5 м, имеющие высокую
пористость, низкую влажность, ходы, через которые вода (атмосферные осадки,
поливные воды, утечки воды из гидротехнических сооружений) может проникать
в толщу лессового массива.
В первую очередь необходимо учитывать климат и рельеф. Лесс – это
образование, которое приспосабливается к особенностям географической среды.
Среда влияет на прочность породы, от климата зависят влажность просадочность,
способность
к
формированию
псевдокарста.
Просадочность
в
районах
распространения лессовых пород зависит от абсолютной высоты местности,
расчлененности рельефа, экспозиции и крутизны склонов, глубины залегания
грунтовых вод.
Свойства лессовых пород зависят от состояния окружающей среды, так как
эти породы являются относительно устойчивыми.
Неустойчивые свойства лессовых пород зависят от высотной и широтной
зональности. Например, при поднятии в горы повышается влажность лессовых
пород, и наоборот снижается просадочность и пористость.
Мерзлотные явления или трещины усыхания, образовавшиеся в результате
длительной засухи, могут также быть причиной формирования и развития на
территории, занятой лессовыми породами, псевдокарстовых явлений.
Биологические факторы не только инициируют процесс формирования
лессового псевдокарста, но и сдерживают его развитие.
Хорошо известны защитные свойства растительности по сдерживанию
эрозионных процессов. Растения не только укрепляют породу, но и сглаживают
30
неравномерность стока. Растительный покров уменьшает ударение капель
атмосферных осадков о породу. Однако растения с густой поверхностной
корневой системой действительно укрепляют верхние слои почвы и снижают
вероятность развития лессового псевдокарста, тогда как растения с длинными
мощными корнями способствуют развитию псевдокарста, так как создают
корневые ходы, по которым вглубь породы могут проникать поверхностные воды
и вызывать ее эрозию.
Почвенная фауна также значительно влияет на свойства лессовых пород.
Например, жизнедеятельность дождевых червей приводит к разрыхлению
породы. Этому же способствует и деятельность мокриц. Под влиянием почвенных
обитателей меняется минералогический состав почвы. Во время активной фазы
жизни почвенные организмы активно образуют и строят норы, ходы, поры. Но
как только их активность снижается, поры начинают разрушаться.
Особенную роль играет деятельность муравьев, термитов, в большей
степени там, где они живут довольно глубоко под землей. Эти насекомые выносят
грунт из нижних горизонтов, что приводит к изменению состава поверхностного
грунта. Например, они выносят из глубжележащих слоев глину, которую
используют для строительных работ в муравейнике или термитнике.
Ходы муравьев идеально приспособлены для перемещения по ним водных
потоков. Около муравейников, как правило, образуются провалы, в которые
стекает вода. Эта вода по внутренним ходам поступает вглубь породы, из-за чего
возникают псевдокарстовые трещины и пустоты, а также оползни и обвалы. То
есть, термитники и муравейники
Грызуны (суслики, тушканчики, др.) и насекомоядные (землеройки, кроты,
др.) создают под землей сложные системы ходов, что способствует быстрому
передвижению воды с поверхности в нижние горизонты. При этом больше всего
нарушаются верхние слои лессовых пород с южной стороны склона. Норы
крупных животных (лисиц, барсуков и др.) представляют наибольшую опасность.
Стоит отметить, что животные не только прямо влияют на развитие
лессового псевдокарста, создавая ходы по которым может передвигаться вода, но
31
и их влияние также может быть косвенным, так как они, поедают растительность,
которая
скрепляет
массив
лессовой
породы,
препятствуя
развитию
псевдокарстовых явлений.
Особенный
интерес
представляет
деятельность
почвенных
микроорганизмов (бактерий, грибов, водорослей, актиномицетов), так как они не
только разрушают лессовый массив, но и способствуют укреплению породы,
образуя в результате своей жизни плотную защитную корочку, которая не только
скрепляет лесс, но и не дает воде растекаться внутри породы, регулируя ее
движение. Однако метаболиты, выделяемые микроорганизмами в процессе
жизнедеятельности, являются мощным разрушающим фактором.
Для того чтобы сформировался лессовый псевдокарст необходимы наличие
неоднородности лессовой породы, определенная сила подземного потока воды,
наличие места выноса разрушаемых и переносимых пород.
Вначале
эрозия
носит
поверхностный
характер.
Подземный
поток
формирует канал, по которому в толщу лессовой породы поступает вода и вместе
с потоком этой воды происходит вынос частиц. После этого начинается
подземная эрозия, скорость псевдокарствования увеличивается.
Процесс формирования лессового псевдокарста включает следующие
стадии: активная, реактивная, полная и конечная стадии. Эти стадии чередуются с
периодами, когда развитие псевдокарста замедляется, но потом появление какоголибо фактора вновь активизирует этот процесс.
Во время активной стадии поверхностные воды проникают вглубь
лессового массива и формируют в нем подземные эрозионные ходы. Порода
становится
менее
плотной,
появляются
недоуплотненные
участки.
А
разрушенные частицы выносятся из лессового массива с потоками воды. Причем
движущийся поток воды постепенно увеличивает размеры подземного хода.
Для начала реактивной стадии характерна вначале незаметно протекающая
подземная эрозия, затем оседание поверхности и образование провалов, оползней,
колодцев, воронок и других форм лессового псевдокарста.
32
В полной стадии подземные формы лессового псевдокарста выходят на
поверхность.
Обрушившаяся
кровля
подвергается
разрушению
эрозией.
Развиваются большие и малые формы псевдокарста и псевдокарстовые овраги.
В конечной стадии лессовый массив окончательно деградирует, в рельефе
преобладают остаточные формы. Наблюдаются сложные оползневые, обвальные
и эрозионные процессы.
Территория в
такой степени поражена лессовым
псевдокарстом, что говорят о формировании такого явления, как псевдокарстовый
бедленд.
Природные факторы в меньшей степени влияют на формирование и
развитие лессового псевдокарста. Атмосферные поверхностные воды менее
разрушают лессовую породу, чем поливные воды. Сама структура лессовой
породы
благоприятна
для
развития
псевдокарста:
столбчатость
породы
способствует проникновению по трещинам вглубь породы вод с поверхности,
происходит размыв внутри лессового массива.
Стоить отметить, что псевдокарстовый рельеф – весьма неустойчивое
образование. В течение нескольких месяцев рельеф территории может
подвергнуться значительным изменениям.
Некоторые природные и техногенные процессы могут инициировать
развитие
лессового
псевдокарста.
Первостепенное
значение
при
этом
принадлежит процессам выветривания, которые играют решающую роль в
формировании подземных ходов, а также неконтролируемый сброс излишков
воды. Оползни и обвалы в лессовых породах способствуют появлению трещин.
Просадка приводит к появлению особо глубоких трещин, которые являются
первоначальным этапом возникновения и развития лессового псевдокарста.
Формирование
лессового
псевдокарста
в
свою
очередь
ускоряет
образование оврагов, увеличивает скорость абразии – механического разрушения
горных пород в прибрежной области и выноса обломочного материала из зоны
разрушения волнами или прибоем. Повышается сейсмичность территории,
занятой лессовыми породами, возникает высокая опасность землетрясений,
следствием которых является проявление просадок, обвалов и оползней.
33
2. 4. Роль техногенеза в формировании лессового псевдокарста
Для
указания
на
процессы
деятельностью человека и
преобразования
техники,
биосферы,
вызванные
им созданной, используют
термин
«техногенез».
Наиболее интенсивное протекание этого процесса началось в 14 – 15 вв., в
Эпоху Возрождения. С этого времени на Земле и в биосфере произошли довольно
значительные изменения в рельефе и ландшафте, которые нарушили природное
равновесие.
В
последнее
время
из-за
расширения
строительных
и
сельскохозяйственных работ на территориях, сложенных лессовыми породами,
возрастает негативное влияние лессового псевдокарста на разные сферы жизни
человека.
Главные факторы техногенеза – это человеческое общество и человек как
его часть, техника и окружающая среда. В настоящее время человек лишен
возможности контролировать техногенез. Например, изменяя и улучшая биосферу
на локальном уровне, можно столкнуться с тем, что эти изменения приведут к
разрушениям на глобальном уровне.
Наиболее значительны последствия техногенеза для изменения рельефа и
перемещения земляных масс [18, 23].
Подобные процессы вызывают такие разрушительные явления как
землетрясения, например, из-за строительства плотин или атомных взрывов.
Меняется гидрография поверхности Земли. Строительство плотин, шлюзов и
каналов приводит к регулированию эрозионной деятельности рек. Распашка
склонов, орошение земель и нецивилизованный сброс воды усиливает ветровую и
водную эрозию. Иногда, наоборот, снижается движение оползней и образование
обвалов.
Человек проводит земляные и горные работы, извлекает горные породы,
транспортирует грунт, использует землеройные машины, проводит взрывы. Все
это приводит к нарушению земель, образованию терриконов и отвалов породы,
карьеров, которые в значительной мере изменяет рельеф земной поверхности.
34
Следует учитывать также большие объемы сельскохозяйственных земляных
работ, состоящие в ежегодном распахивании почвы.
В
результате
антропогенной
деятельности
происходит
истощение
минеральных ресурсов на нашей планете.
Влияет техногенез и на процессы формирования лессового псевдокарста.
Лесс может существовать и сохранять свои свойства только в постоянных
природных условиях при ненарушенном природном равновесии. В таких
естественных условиях псевдокарст развивается медленно и имеет небольшие
размеры. Например, выпадение интенсивного ливня на массив, занятый
лессовыми породами, пронизанный подземными ходами животных и корнями
растений, может стать причиной образования псевдокарстовых форм рельефа.
Однако такое стечение обстоятельств в естественных условиях происходит редко
и длится сравнительно недолго.
Однако под влиянием деятельности человека активность процессов
появления лессового псевдокарста резко возрастает. Техногенез является одним
из главных факторов, вызывающих развитие лессового псевдокарста. Особенное
значение имеет распашка и орошение земель, построение сети ирригационных
сооружений. Утечка воды из оросительных каналов приводит к мгновенному
развитию псевдокарста.
По наблюдению Лаврусевича А. А. [19], количество псевдокарстовых форм,
возникших в результате нарушения сложившегося природного равновесия
человеком,
в
13
раз
превышает
количество
псевдокарстовых
форм,
образовавшихся в естественных условиях.
При техногенном воздействии на лессовый массив резко увеличивается
количество псевдокарстовых форм, вода начинает глубже поступать в массив
лесса, активизируются ранее сформировавшиеся псевдокарстовые формы,
возникшие из-за влияния природных факторов.
Неотрегулированный механизм потребления воды, превышение норм
полива, нерегулируемые сбросы поливных вод являются основными причинами
развития на орошаемых землях лессового псевдокарста.
35
Животноводческая деятельность человека также является немаловажным
фактором развития лессового псевдокарста. Особенный ущерб причиняет
овцеводство, так как стада находятся в постоянном движении. При прогонах овец
остаются вытоптанные ими тропы, в которых при выпадении осадков
скапливается атмосферная вода. При условии, что в этих же районах имеются
ходы землероев, то начинает развиваться псевдокарстовый процесс.
Таким
образом,
следующая
деятельность
человека
приводит
к
формированию лессового псевдокарста:
1) ирригация и строительство каналов;
2) замачивание перед строительством сооружений;
3) прокладка водонесущих подземных коммуникаций и устройство других
сооружений, которые могут создать долгую инфильтрацию воды в грунт;
4) устройство лессовых откосов;
5) распашка лессовых склонов.
Под влиянием хозяйственной деятельности человека развитие лессового
псевдокарста происходит ускоренными темпами: в течение года или нескольких
месяцев могут образоваться различные формы лессового псевдокарста.
Нередки случаи, когда даже при соблюдении всех правил при работах на
территориях,
сложенных
лессовыми
породами,
возникает
опасность
формирования лессового псевдокарста, потому что полностью исключить
опасность псевдокарста при наличии лессовой породы нельзя.
Стоить отметить, что не только техногенное влияние вызывает образование
лессового псевдокарста, но и псевдокарст влияет на эксплуатацию сооружений.
Например, описаны случаи, когда строительство автомобильных дорог в районах
распространения лессовых пород вызывало развитие на этих же территориях
лессового псевдокарста, который в свою очередь приводил к повреждению
дорожного полотна.
Недооценка опасности техногенного влияния на массивы лессовых пород
может привести к серьезным разрушениям и даже к человеческим жертвам. При
этом стоит отметить, что деятельность человека по изучению и предотвращению
36
развития лессового псевдокарста неосознанно может инициировать его развитие.
Так, например, в результате геолого-инженерных изысканий, прокладки скважин,
шурфов образуются подземные полости, которые могут заключать в себе
потенциальную опасность прохождения по ним воды, возникновения просадки и
в конечном итоге образования псевдокарстовых форм рельефа.
Таким образом, для предотвращения взаимонегативного влияния процессов
техногенеза и лессового псевдокарста друг на друга необходимо подробно
изучать оба этих процесса и проводить защитные мероприятия.
37
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ПОРАЖЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ ЛЕССОВЫМ
ПСЕВДОКАРСТОМ.
3. 1. Оценка риска поражения территории лессовым псевдокарстом
При освоении территорий, занятых лессовыми породами, необходимо
учитывать уровень опасности лессового псевдокарста, который зависит как от
степени опасности самого псевдокарстового процесса , так и от степени
уязвимости лессовой территории.
Развитие
лессового
псевдокарста
заключает
в
себе
определенную
геологическую опасность, связанную с угрозой для жизни людей, объектов
экономики и окружающей среды.
Геологическая опасность лессового псевдокарста – это угроза образования
новых или активизация существующих подземных и поверхностных форм
рельефа с определенными параметрами на лессовой территории за заданный
промежуток
времени,
которые
представляют
угрозу
для
жизни
или
благосостояния людей, объектов экономики или окружающей среды [11].
Для того чтобы спрогнозировать процесс развития лессового псевдокарста
на заданной территории, сложенной лессовыми породами, проводят оценку
опасности лессового псевдокарста на этой территории.
В случае если массив лессовой породы поражается псевдокарстом,
возникает существенная опасность для постройки на территории этого массива
сооружений. Кроме того, выращивание сельскохозяйственной продукции на этом
участке также становится экономически невыгодным, так как связано с
дополнительными затратами на мелиоративные работы и снижением качества и
количества урожая.
Чтобы количественно оценить степень опасности пораженности территории
лессовым псевдокарстом используют безразмерный коэффициент опасности,
который отражает место изучаемого процесса, которое он занимает между
негативно-идеальным и идеальным вариантом. Для этого нужно выделить
38
показатели, которые необходимо учитывать при возникновении отрицательных
последствий при поражении участка территории лессовым псевдокарстом.
Используют следующие основные показатели опасности:
1. Пораженность территории лессовым псевдокарстом.
2. Скорость развития лессового псевдокарста. Особенность оценки скорости
развития лессового псевдокарста заключается в стремительном развитии
процесса, когда за период от одного до трех месяцев участок площадью 10 га
может превратиться в псевдокарстовый бедленд.
3. Изменение свойств лессов, составляющих массив, в результате развития
лессового псевдокарста.
Массивы лессовых пород мощностью более 5 м
обладают большой степенью опасности.
4. Изменение гипсометрических отметок поверхности лессового массива.
5. Индуцированные опасные геологические процессы [21, 23]. При развитии
лессового псевдокарста снижается устойчивость территории к оползневым
процессам, увеличивается скорость
подземной
и
поверхностной
эрозии,
увеличивается скорость отступания береговой линии, возрастает сейсмичность.
Измеряя количественное значение опасности этих показателей, выделяют
степени опасности и присваивают им определенный код.
Помимо этого определяют также уязвимость территории для лессового
псевдокарста по литологическому, геоморфологическому, климатическому,
биологическому, геотехническому, экологическому, социально-экономическому и
эксплуатационному показателям.
- 0 – безопасное состояние;
- 1 – малая степень опасности (уязвимости);
- 2 – средняя степень опасности (уязвимости);
- 3 – большая степень опасности (уязвимости).
Используя
данную
систему
кодов,
можно
любую
охарактеризовать по степени поражения ее лессовым псевдокарстом.
территорию
39
Используя значения данных величин можно рассчитать и обосновать
необходимость проведения на территории, пораженной лессовым псевдокарстом,
защитных мероприятий.
Одна и та же оценка опасности на разных территориях может приводить к
разным негативным последствиям, которые зависят от особенностей конкретной
территории, ее назначения, демографических характеристик, расположения на
территории определенных объектов и их характеристик и назначения.
Поражение лессового
массива псевдокарстом вызывает деградацию
уникальных естественных ландшафтов, нарушает режим рекреационных зон,
угнетает существующие биоценозы. В конечном итоге может сформироваться
псевдокарстовый
бедленд,
общая
экологическая
повышается возможный экономический ущерб.
ситуация
обостряется,
40
3. 2. Лессовый псевдокарст на территории России и территории Орловской
области.
Лессы покрывают примерно десять процентов территории нашей планеты.
Наиболее распространены они на территории Китая, Центральной и Средней
Азии. Небольшие участки лессовых пород встречаются в странах Юго-Восточной
Азии (Индия, Иран, Монголия), на севере Азии от Урала до Сибири, на западе
Европы (Франция, Германия, Венгрия, Болгария, Чехия, Румыния и другие), в
Восточной Европе от юга Польши до Поволжья, на Украине, Закавказье и
Предкавказье, Белоруссии, Брянской, Курской, Смоленской областях. Крупные
лессовые массивы присутствуют также на территории Северной и Южной
Америки, а вот на территории Африки и Австралии не обнаружены [30, 32].
Как правило, массивы лессовых пород обнаруживаются в виде покровного
чехла на плакорных равнинных водораздельных территориях, на предгорных
равнинах, террасовых поверхностях, в местах перехода низин в горы. Верхняя
граница лессовых пород обычно проходит на высоте около 2500 метров над
уровнем моря, хотя некоторые исследователи описывали отдельные пятна
лессовых пород и на больших высотах [3, 31].
Практически 17 % территории нашей страны покрыто лессовым грунтом
(Приложение 2). Особенно большие территории, занятые этой породой находятся
на территории Сибири. Большая часть лессовых пород находится на территории
равнин (например, Западно-Сибирской, Русской), а также в горных районах
(Алтай, Кавказ, Саяны, Камчатка, Забайкалье, Дальний Восток, северо-восток
Сибири) [6, 9].
Наиболее типичен лессовый покров на территории следующих областей
России: Восточное Предкавказье, Нижний Дон, Алтай – Саяны, Забайкалье,
северо-восток Сибири, горные районы Сибири, Камчатка.
Изучение псевдокарста на территории России в разные годы проводилось
сотрудниками Производственного и научно-исследовательского института по
инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС). Ими была составлена карта
районирования территории Российской Федерации по степени пораженности
41
опасными геологическими процессами. Сведения были дополнены результатами
исследований
Лаврусевича А. А. На карте указаны районы распространения
лессовых пород первого и второго типа просадочности. Также указаны районы
развития псевдокарства в естественных условиях и при техногенной нагрузке, из
чего видно, что техногенный псевдокарст преобладает над природным. Карта
показывает общую картину распространения типов псевдокарста, в том числе и
лессового псевдокарста на территории России (Приложение 2) [7].
Отдельные пятна лессовых пород встречаются и на территории Орловской
области. Интересны проявления просадочности второго типа лессовидных
суглинков на выровненных территориях в Орловской области [5].
На территории Орловской области встречаются лессовые породы средней
мощности (5 – 10 м) (Приложение 3), проявляющие незначительные просадочные
деформации при дополнительных нагрузках, поэтому на территории области в
отдельных местах наблюдаются проявления лессового псевдокарста. Например,
на третьей левобережной террасе реки Ока вблизи поселка Знаменка в
лессовидных суглинках наблюдался овраг, сформированный в результате сброса
поливной воды из тепличного хозяйства [16, 18].
Восточная и средняя часть Орловской области сложены лессом и
лессовидными суглинками. В районе рек Крома и
Цон проходит восточная
граница развития мощного лессового комплекса пород. Недалеко от поверхности
залегают лессовидные суглинки и лессы, мощность которых достигает 28 метров.
Лессовидные суглинки большой мощности можно обнаружить в долине
реки Ока. Здесь они легко размываемы, поэтому создаются благоприятные
условия для развития эрозионных процессов [26].
В ходе работы проводились исследования по изучению и прогнозированию
развития псевдокарста на пахотных склонах в бассейне реки Сухая Орлица
Орловского района Орловской области (Рисунок 1).
42
Рисунок 1. Пахотное поле в бассейне реки Сухая Орлица
(область выделена красным цветом).
Почвенный покров изученной территории представлен серыми лесными
почвами. Серые лесные почвы на территории Орловской области сформированы
преимущественно на четвертичных покровных лессовидных суглинках среднего
(в редких случаях легкого) механического состава под влиянием биологической
аккумуляции и элювиального процесса, что дает возможность предположить
вероятность развития на территориях, занятых этими почвами, лессового
псевдокарста.
Серые лесные почвы, сформированные на лессах, в профиле имеют четко
выраженную элювиальную часть, которая включает верхний перегнойно –
элювиальный горизонт и переходный горизонт. Почвы обоих горизонтов имеют
густую белесую присыпку и непрочную структуру.
43
Часто серые лесные почвы приурочены к склоновым местностям, имеют
слабую водостойкую структуру и в значительной степени подвержены эрозии.
Горизонт А – 0 – 25 см, свежий, серый, легкосуглинистый, комковатопылеватой структуры, рыхлый, тонкопористый, густо пронизан корнями,
кремнеземистая присыпка в виде налета. Переход в следующий горизонт
постепенный.
Горизонт В – 25 – 45 см, свежий, коричневато-серый, мелкоореховатой
структуры,
легкосуглинистый,
слегка
уплотненный,
тонкопористый,
кремнеземистая присыпка в виде густого налета. Переход в следующий горизонт
заметный.
Горизонт ВС – 45 – 90 см, свежий, бурый, крупноореховатой структуры,
легкосуглинистый, уплотнен, тонкопористый, обильный налет кремнеземистой
присыпки, по граням пленка полуторных окислов. Переход постепенный.
Горизонт С – 90 – 140 см. увлажнен, красно-бурый, плотный,
тонкопористый,
кремнеземистой
легкосуглинистый,
присыпки.
Пленки
крупноореховатый.
полуторных
окислов.
Скопления
Покровной
оподзоленный лессовидный суглинок.
Лессовидные суглинки являются менее однородными по составу, поэтому
развитие в них псевдокарста происходит медленнее. Но, несмотря на их большую
устойчивость к техногенному воздействию, развитие псевдокарстовых явлений
все же возможно.
В серых лесных почвах на глубине ниже 1 м преобладают старые формы
карбонатов в виде трубочек, журавчиков. Крупная фракция механических частиц
(0, 25 – 1 мм) содержится в малом количестве. Преобладает механическая
фракция частиц размером 0, 01 – 0, 05 мм. С увеличением глубины повышается
содержание илистых частиц размером около 0, 001 мм.
Содержание гумуса в серых лесных почвах незначительно и составляет 4 –
8 %, но, как отмечалось ранее, содержание органических веществ не оказывает
влияние на способность к псевдокарствованию.
В гумусовом горизонте отмечается накопление поглощенных оснований.
44
Средняя порозность и полная влагоемкость почв колеблется в границах 44 –
50 %.
Сумма поглощенных оснований составляет 15, 2 – 20, 8 мг/ экв. на 100 г
почвы.
В результате оподзоленности, низкого содержания гумуса и коллоидных
частиц серые лесные почвы характеризуются плохими физическими свойствами и
отсутствием прочной структуры, в следствие чего облегчается протекание в них
эрозионных процессов. Это в свою очередь указывает на большую вероятность
процессов формирования и развития лессового псевдокарста в этих почвах.
Плохие физические характеристики серых лесных почв приводят к тому,
что почвы быстро заплывают и покрываются коркой. Развивающиеся трещины
иссушения
служат
дополнительными
ходами
для
поступления
воды
в
нижерасположенные горизонты в случае отсутствия защитных агротехнических
мероприятий (Рисунок 2).
45
Рисунок 2. Корка, образовавшаяся на поверхности почвы, и трещины
иссушения.
Орловская область из-за своих небольших размеров характеризуется
примерно равными климатическими характеристиками на всей территории.
Осадки выпадают в умеренном количестве (560 – 570 мм), летом в два раза
больше, чем зимой, осенью больше, чем весной. Наибольшее количество осадков
приходится на июль.
Территория,
изученная
в
ходе
исследования,
представляет
собой
распаханные сельскохозяйственные угодья, занятые посевами однолетних
зерновых культур (пшеница).
Корневая система пшеницы, как и других злаковых, мочковатая. Большая
часть корней располагается в верхнем пахотном слое на глубине 15 – 20 см, но
46
зародышевые корни могут проникать на глубину до 1, 5 м. Поэтому можно
сделать вывод, что корни пшеницы в большей мере скрепляют почву, а не
подготавливают ходы для проникновения водных потоков вглубь породы. Однако
на территории Орловской области имеются участки, занятые серыми лесными
почвами, на которых произрастает луговая и степная растительность, обладающая
мощной корневой системой. В этом случае корни растений наоборот создают и
подготавливают ходы для перемещения потоков воды в нижележащие почвенные
горизонты, которые размывают в них пустоты.
Исследования проводились весной, когда посевы только начали всходить.
Поле расположено на склоне, засеяно пшеницей обычным строчным методом,
ширина междурядий составляет 15 см (Рисунок 3). На рисунке 3 отчетливо видны
междурядья, по которым осуществляется сток атмосферных и поливных вод, что
вызывает дополнительную эрозию верхнего пахотного слоя.
Изученная
территория
занимает
склон,
поэтому
территория
поля
подвергается также поверхностной эрозии из-за передвижения потоков талой
воды вниз по склону.
В ходе исследований было установлено, что данная территория имеет риск
поражения лессовым псевдокарстом, так как созданы условия для проникновения
поверхностных потоков воды в глубину породы. Кроме того наблюдается
значительная техногенная нагрузка на местность из-за продолжительного
использования территории в качестве сельскохозяйственных угодий. При
техногенном воздействии на территорию меняется водный режим, усиливается
вымывание водорастворимых гумусовых веществ, снижается плодородие почвы.
47
Рисунок 3. Посевы пшеницы
Отличительной особенностью территории поля является наличие большого
числа нор ос, ходов землероев (норы полевых мышей) (Рисунки 4, 5, 6).
48
Рисунок 4. Норы ос.
Рисунок 5. Норы ос. Возле норы видна глина, вынесенная осами из
нижележащих почвенных горизонтов при строительстве гнезда.
49
Рисунок 6. Нора мыши полевки.
Некоторые виды ос могут обустраивать свои гнезда в земле на глубине до 1
м (обычно на глубине 20 – 25 см). На поверхности земли при этом можно
заметить небольшое отверстие, которое представляет собой вход в гнездо. Нора
идет вертикально вниз, при этом она может пересекаться с горизонтальными
ходами. В конце норы находится гнездо, в котором располагаются соты.
Для постройки гнезд в земле осы обычно выбирают легкие почвы. Одна оса
не в силах справиться с постройкой гнезда, но большая семья ос создает под
землей разветвленную систему ходов, так как самки предпочитают строить гнезда
вблизи друг от друга, а появившееся потомство также активно занимается
роющей деятельностью. В результате чего на одном участке территории может
располагаться большое число вертикальных и горизонтальных ходов, по которым
осуществляется сток воды.
50
Мыши полевки копают глубокие норы, землю выбрасывают сбоку у входа в
нору. Одна нора имеет несколько (обычно 2 – 4) входов – выходов. Ходы могут
иметь длину до 20 м и располагаются, как правило, на глубине около 30 см.
Жилища полевых мышей имеют гнездовую камеру и кладовые, в которых
хранятся запасы пищи на зиму. Кладовые располагаются на глубине от 0, 5 до 1 м.
Подземные
камеры
создают
дополнительную
уязвимость
территории
к
формированию подземных пустот.
Вертикальные и горизонтальные ходы в земле к гнезду ос и ходы полевых
мышей на полях зерновых культур в условиях распространения лессовых пород
создают предпосылки для активизации эрозионных процессов в периоды талого и
ливневого стока (Рисунок 7) [29]. В это время резко повышается объем
поверхностного стока, и вода, легко проникая по норам в подземные горизонты,
приводит к их размыванию, формированию пустот и развитию лессового
псевдокарста.
Рисунок 7. Слева – норы грызунов. Справа – воронка в тальвеге ручья,
действовавшего в период высокого стока.
В развитии псевдокарста нельзя недооценивать также роль колеи от
сельскохозяйственной техники, создающие неровности в рельефе, которые дают
51
начало ручьям, действующим в период талого и ливневого стока. Современная
сельскохозяйственная техника имеет большой вес, широкие колеса. При
передвижении ее по полям остаются глубокие и широкие колеи. Особенно
большое значение колеи имеют осенью после уборки урожая, много их остается
на склонах, поэтому эрозионная их роль очевидна [29].
Возможность перемещения водных потоков с поверхности в глубину
породы доказывалась радиоцезиевым методом смыва и аккумуляции почв. В
качестве радиоактивной метки использовался цезий-137 – радиоактивный изотоп
антропогенного происхождения [28].
Данный
изотоп
цезия
закрепляется
почвенными
минералами
и
перемещается вместе с ними. В настоящее время цезий-137 широко применяется в
качестве трассера для оценки скорости эрозионно-аккумулятивных процессов в
разных
регионах
мира.
Используя
данный
метод
можно
получить
пространственную картину распространения поверхностной и подземной эрозии.
При радиоцезиевом методе пробы обычно берут с глубины 50 см, так как за
период времени, прошедший с момента аварии на Чернобыльской атомной
электростанции (с 1986 г.), в результате которой в атмосферу было выброшено
огромное количество радиоактивного цезия-137, он не смог проникнуть на
большую глубину. Однако при проведении исследований под руководством
Трофимец Л. Н. в пахотной ложбине реки Сухая Орлица Орловского района
Орловской области (Рисунок 8) цезий-137 был обнаружен на глубине 1,5 м
(Рисунок 9).
Причем в проведенных исследованиях наблюдается интересная особенность
в распространении цезия-137. Наибольшее его количество обнаруживается на
глубине до 20 см (поверхностный пахотный слой). На глубине 20 – 80 см
количество цезия-137 незначительно или он не обнаруживается совсем. С
глубины 80 см, количество цезия-137 начинает возрастать. Максимальное его
количество обнаруживается на глубине 120 – 150 см.
52
Рисунок 8. Ложбина-исток балки, в устье которой производился отбор проб
почвы на радиологический анализ. Бассейн реки Сухая Орлица. Орловский
район Орловской области.
53
Рисунок 9. Предположительные направления подземных потоков.
Полученные результаты исследований дают возможность предположить,
что проникновение цезия на такую глубину связано с усиленным проникновением
вод поверхностного стока вглубь породы. А это в свою очередь указывает на
наличие псевдокарстовых форм рельефа. В нашем случае усиленный водоток
переместил цезий-137 на глубину 1, 5 м.
В доказательство полученным предположениям можно привести работы
Лаврусевича А. А. [15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24], в которых говорится о том,
что в местах распространения псевдокарста над ложбинами и оврагами
усиливается проникновение вод поверхностного стока в глубину породы.
Точки отбора проб почвы с примерно одинаковой величиной активности
цезия-137 могут идентифицировать локальные участки смыто-намытой почвы.
Экспериментально был обнаружен подобный участок смыто-намытой почвы. Это
позволило установить, что в период с 1986 года с водосбора микроручья было
смыто 17 см почвы (75 т/га) [28]. Данный участок может служить областью
выноса породы, что позволяет утверждать наличие процессов протекания эрозии
и вероятное развитие псевдокарстового процесса.
54
Рисунок 10. Сравнение распределения цезия-137 до глубины 150 см в
ложбине бассейна реки Сухая Орлица.
Результаты исследований позволяют сделать вывод о том, что, так как с
помощью радиоцезиевого метода можно отслеживать процесс перемещения
частиц породы в нижележащие горизонты, следовательно, можно также
отслеживать и прогнозировать развитие лессового псевдокарста. На изученной
территории не были обнаружены формы проявления лессового псевдокарста, но
данные
инженерно-геологической
оценки
местности
(оценка
рельефа
и
почвенного покрова, климатогеографических условий) позволяют предположить
возможность развития на этой территории при наличии области выноса частиц
породы развития лессового псевдокарста.
Предполагаем также эффективность применения радиоцезиевого метода
для контроля за состоянием территорий, уязвимых для лессового псевдокарста и
уже пораженных лессовым псевдокарстом.
55
3. 3. Последствия развития лессового псевдокарста и меры по
предотвращению его развития.
Последствия развития на территории лессового псевдокарста могут быть
как положительными, так и отрицательными. В случае если псевдокарст имеет
природное происхождение, то он может представлять определенную ценность,
например, использоваться как объект туристско-краеведческого назначения, либо
для научных исследований. В России спелеологами облюбованы и используются
для спелеотуризма пещеры, имеющие псевдокарстовое происхождение в
лессовых породах.
Лессовый псевдокарст, вызванный техногенным влиянием, чаще всего
имеет отрицательное значение.
В первую очередь, ухудшается характеристика самой лессовой породы,
уменьшается
ее
прочность
и
повышается
способность
к
деформации,
увеличивается проницаемость лессового массива [13].
Развитие лессового псевдокарста имеет отрицательные последствия для
сельского хозяйства: снижается плодородие почвы, повреждаются посевные
территории, происходит смыв удобрений, которые попадают в подземные и
поверхностные воды, загрязняя их.
На территории, пораженной лессовым псевдокарстом, формируются
псевдокарстовые овраги, которые исключают возможность обрабатывать в
дальнейшем эту территорию. Происходит развитие псевдокарстого бедленда и
полная
деградация
данного
участка,
невозможность
его
дальнейшего
использования для земледелия.
Происходит разрушение оросительных каналов, составляющих сеть
ирригационных сооружений, что в свою очередь приводит к утечке воды из них и
ускорению процесса развития лессового псевдокарста, не говоря уже об
экономических затратах на их восстановление. Чистка оросительных и
дренажных систем приводит к формированию линейно вытянутых техногенных
форм рельефа.
56
Появление псевдокарстовых форм вызывает у человека неразумное желание
сброса и захоронения в них промышленных и бытовых отходов, что не только не
предотвращает, а наоборот активизирует развитие лессового псевдокарста.
Лессовый псевдокарст имеет отрицательное значение и для природных
ландшафтов, так как нарушаются естественные, порой уникальные, биоценозы.
Самые
опасные
последствия
носит
псевдокарст,
если
в
местах
распространения лессовых пород находятся постройки зданий и сооружений.
Лессовый псевдокарст приводит к деформации этих зданий, иногда к их
обрушению, что может быть связано с человеческими жертвами.
Восстановление земель территорий, пораженных лессовым псевдокарстом,
связано с огромными экономическими затратами.
Возникают и различные социально-экономические проблемы, которые
связаны с невозможностью дальнейшего использования земель, а в районах, где
сельское хозяйство является основным источником дохода, это приводит к
миграции сельского населения в города, росту безработицы, криминогенной
обстановки и другим негативным последствиям.
Высокая опасность возникает при взаимодействии лессового псевдокарста с
другими геологическими процессами. В районах развития лессового псевдокарста
повышается вероятность образования и схождения оползней и обвалов, развития
эрозии, просадочных явлений, которые в свою очередь активизируют процессы
псевдокарствования. В этих случаях самыми страшными последствиями являются
конечно же не экономические затраты, необходимые для восстановления зданий и
сооружений, а человеческие жертвы.
Для предотвращения подобных негативных последствий на территориях,
пораженных лессовым псевдокарстом, необходимо разрабатывать и проводить
систему противоэрозионных мероприятий, так как полностью исключить
возможность развития псевдокарста на участках, сложенных лессовыми
породами, нельзя [1].
57
Большое значение имеют мероприятия, направленные на профилактику
развития
псевдокарста.
Если
территория
уже
оказывается
поражена
псевдокарстом, то проводят оперативные мероприятия.
Территории, занятые лессовыми породами, по возможности необходимо
исключать из плана застройки. Если же этого сделать невозможно или на
территории уже построены здания и сооружения, то проводят защитные
профилактические мероприятия по развитию лессового псевдокарста.
К защитным мероприятиям, направленным на профилактику развития
лессового псевдокарста, можно отнести следующие мероприятия.
1. Рациональная архитектурная планировка объектов, их размещение на
местности, плотность застройки.
2. Использование при строительстве сооружений особых фундаментов и
конструкций, которые будут мало деформироваться при возникновении лессового
псевдокарста.
3. Мониторинг состояния среды и состояния сооружений. Здесь большое
значение имеет своевременное получение информации о начале развития
процесса лессового псевдокарста, что связано с использованием специальных
датчиков, маркеров, аварийных сигнальных систем, которые будут реагировать на
малейшие смещения грунта относительно фундамента здания.
4. Если невозможно исключить территорию, занятую лессовыми породами
из области застройки, то необходимо предотвращать малейшие проявления
эрозии, организовывать сбор поверхностных сточных и поливных вод и их
цивилизованное удаление с территории. При искусственном орошении поливные
борозды необходимо
располагать не вдоль, а поперек склона, исключая
излишний полив.
Таким образом, для предотвращения развития лессового псевдокарста,
необходимо исключить или уменьшить воздействие воды на лессовые породы;
устранить последствия эрозии и предотвратить дальнейшее ее развитие;
проводить мероприятия таким образом, чтобы сделать лессовые породы
устойчивыми
к
псевдокарствованию.
Для
этого
необходимо
устраивать
58
противофильтрационные и гидравлические завесы (канавы, кюветы и т. п.);
грамотно планировать и организовывать поверхностный сток воды; осуществлять
тампонаж псевдокарстовых форм рельефа, заделывать трещины, колодцы,
которые
могут
стать
потенциальными
водосборниками;
осуществлять
технические мелиоративные мероприятия, например, искусственную насыпку
грунта, который будет препятствовать развитию псевдокарстовых форм рельефа
[8].
59
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На формирование и развитие лессового псевдокарста влияет комплекс
условий, включающий в себя биологические, литологические, климатические
факторы, причем в некоторых случаях прослеживается неоднозначность этого
влияния (как, например, в случае с растительностью).
2. Водная эрозия оказывает наибольшее влияние на формирование и
развитие лессового псевдокарста в массиве лессовых пород.
3. Наряду с природными факторами решающее значение имеет техногенное
воздействие на природу. При антропогенном воздействии процесс развития
лессового псевдокарста резко активизируется и имеет наибольшие отрицательные
последствия.
4. Для предотвращения развития лессового псевдокарста необходимо
проводить
систему
профилактических
мероприятий
и
оперативных
противоэрозионных мероприятий с целью снижения негативных последствий от
лессового псевдокарста.
5. Для контроля за развитием лессового псевдокарста и оценки уязвимости
территории
для
использование
лессового
псевдокарста
радиоцезиевого
метода,
эффективным
который
перемещение поверхностных частиц в глубь породы.
может
позволяет
оказаться
отслеживать
60
5. ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамова, Л. П. Деградация и мелиорация почв. Часть 1. предупреждение
водной эрозии почв при дождях и снеготаянии: учебно-методическое пособие/ Л.
П. Абрамова. – Екатеринбург: Уральский государственный технический
университет, 2016. – 36 с.
2. Ананьев, В. П. Влияние химико-минералогического состава на свойства
пород на примере лессовых отложений Северного Донца / В. П. Ананьев//
Вопросы строительства на лессовых грунтах: учеб. пособ./ под ред. В. П.
Ананьева. – Ростов на Дону, 1958. – С.17 – 35.
3. Ананьев, В. П. Лессовый покров России: учеб. пособ. / В. П. Ананьев. –
М.: Юриспруденция, 2004. – 112 с.
4. Ананьев, В. П., Коробкин, В. И. Минералы лессовых пород: монография/
В. П. Ананьев, В. И. Коробкин. – Ростов-на-Дону: изд-во Ростовского ун-та, 1980.
– 200 с.
5. Атлас Орловской области. Федеральная служба геодезии и картографии
России. – М.: 2000.
6. Белобров, В. П. География почв с основами почвоведения: учеб. пособие
для студ. пед. вузов/ В. П. Белобров, И. В. Замотаев, С. В. Овечкин. – М.:
Академия, 2004. – 352 с.
7. Бочаров, В. Л., Курилович А. Э. Монографическое обобщение по
лессовым грунтам/ В. Л. Бочаров, А. Э. Курилович// Вестник ВГУ. – 2015. - № 2. –
С. 142 – 143.
8. Васильченко, А. В., Галактионова, Л. В., Воеводина, Т. С. Деградация
почв и их охрана: причины. Последствия и пути устранения/ А. В. Васильченко,
Л. В. Галактионова, Т. С. Воеводина, А. С. Васильченко, Ю. П. Верхошенцева. –
Оренбург: ОГУ, 2016. – 290 с.
9. Инженерная геология России. Том 1. Грунты России: монография/ под
ред. В. Т. Трофимова, Е. А. Вознесенского, В. А. Королева. – М.: КДУ, 2011. – 672
с.
61
10. Кригер, Н. И., Лаврусевич, С. А. Происхождение лессового
псевдокарста/ Н. И. Кригер, С. А. Лаврусевич// Докл. АН Тадж. ССР, т. 24, №7,
1981. – С. 444 – 448.
11. Кригер, Н. И., Ботников, В. И., Лаврусевич, С. А. Псевдокарст в
лессовых породах/ Н. И. Кригер, В. И. Ботников, С. А. Лаврусевич//
Геоморфология. – 1983. – № 3. – С. 79 - 84.
12. Кригер, Н. И., Кожевников, А. Д., Колосов, Е. В. Псевдокарстовый
процесс в лессе/ Н. И. Кригер, А. Д. Кожевников, Е. В. Колосов// Инженерная
геология карста: междунар. симп. - Пермь, 1992. - С. 27.
13. Крамаренко, В. В. Грунтоведение: учеб. пособие/ В. В. Крамаренко. –
Томск: ТПУ, 2011. – 431 с.
14. Крутов, В. И. Классификация просадочных лессовых грунтов/ В. И.
Крутов// Геоэкология. – 1998. – № 3. – С. 55 - 64.
15. Лаврусевич, А. А., Лаврусевич, С. А. Опыт оценки активизации
псевдокарстовых процессов в лессах (на примере Яванской долины
-
Таджикистан)/ А. А. Лаврусевич, С. А. Лаврусевич// Геоэкология. – № 4. – 2011. –
С. 362 - 369.
16. Лаврусевич, А. А. Основные черты техногенеза/ А. А. Лаврусевич//
Вестник МГСУ. – 2010. – № 4. – С.175 - 181.
17. Лаврусевич, А. А. Лесс и техногенез/ А. А. Лаврусевич// 13 – я
Междунар. межвуз. научн.- практич. конф. молод, ученых, докторантов и
аспирантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности». – М.:
МГСУ, 2010. – С. 291 - 294.
18. Лаврусевич, А. А. Опасный техноприродный процесс в лессовых
массивах/ А. А. Лаврусевич// Вестник МГСУ. – 2010. – № 2. – С. 181 – 185
19. Лаврусевич, А. А. Некоторые особенности инженерно-геологических
изысканий на территориях, пораженных лессовым псевдокарстом/ А. А.
Лаврусевич// Инженерные изыскания. – 2010. – № 10. – С. 20 - 23.
20. Лаврусевич, А. А., Лаврусевич, С. А. Оценка степени пораженности
псевдокарстом лессовых массивов при инженерно-геологических изысканиях/ А.
62
А. Лаврусевич, С. А. Лаврусевич// Сергеевские чтения. Вып.12. - М.: РУДН, 2010.
– С. 147 - 150.
21. Лаврусевич, А. А., Хоменко, В. П. Инженерная защита территорий,
пораженных лессовым псевдокарстом/ А. А. Лаврусевич, В. П. Хоменко// Вестник
МГСУ. – 2012. – № 10. – С. 213 - 220.
22. Ларионов, А. К., Приклонский, В. А., Ананьев, В. П. Лессовые породы
СССР и их строительные свойства/ А. К. Ларионов, В. А. Приклонский, В. П.
Ананьев. – М.: Наука, 1959. – 366 с.
23. Лаврусевич, А. А., Крашенинников, В. С., Лаврусевич, И. А. Лессовый
псевдокарст и опыт укрепления лессовых массивов и откосов искусственными
посадками растений (на примере
лессового плато в провинциях
Ганьсу и
Шеньси, Китай)/ А. А. Лаврусевич, В. С. Крашенинников, И. А. Лаврусевич//
Инженерная геология. – 2012. - № 1. – С. 46 – 54.
24. Лаврусевич, А. А., Лаврусевич, И. А. Типы лессового псевдокарста и
оценка уровня геологической опасности/ А. А. Лаврусевич, И. А. Лаврусевич//
Доклады
международной
научно-практической
конференции
«Ресурсно-
экологические проблемы Волжского бассейна», Владимир – Москва, 2011. – С. 75
– 77.
25. Лессовые просадочные грунты: [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
https://www.proektant.ru/content/1473.html. - Дата доступа: 14.08.2011
26. Оценка земель в Орловской области/ под ред. Жуковина Н. И. – Орел,
2001. – 135 с.
27. Пантюшина Е. В. Лессовые грунты и инженерные методы устранения их
просадочных свойств/ Е. В. Пантюшина// Ползуновский вестник. – 2011. - № 1. –
С. 127 – 130.
28. Трофимец, Л. Н., Паниди, Е. А. Морфометрический анализ рельефа
пахотных склонов водосбора реки при изучении радиоцезиевым методом смыва и
аккумуляции почвы/ Л. Н. Трофимец, Е. А. Паниди// Материалы VII
гидрологического съезда. – 2013. – Санкт – Петербург. – С. 3 – 5.
63
29. Трофимец, Л. Н., Паниди, Е. А., Иванеха, Т. Л., Лиев, Н. Ю.
Радиоцезиевый метод в изучении природно-антропогеных эрозионных процессов
на распахиваемых склонах/ Л. Н. Трофимец, Е. А. Паниди, Т. Л. Иванеха, Н. Ю.
Лиев// Современная экология: образование, наука, практика. Материалы
международной научно-практической конференции (г. Воронеж, 4 – 6 октября
2017 г.). – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2017. – Том 1. – С. 218 – 225.
30. Трофимов, В. Т. Лессовый покров Земли и его свойства (научное
издание)/ В. Т. Трофимов. – М.: Изд-во МГУ, 2001. – 464 с.
31. Трофимов, В. Т. Инженерная геология массивов лессовых пород/ В. Т.
Трофимов. – М.: Изд-во МГУ, 2008. – 398 с.
32. Щеглов, С. Н., Соляник. Г. М. Науки о Земле: морфология почв: учеб.
пособие/ С. Н. Щеглов, Г. М. Соляник. – Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2010. –
122 с.
64
6. ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1.
Формы лессового псевдокарста
1. Начальная стадия расширения трещины.
2. Узкая промоина
65
3. Псевдокарстовый тоннель.
4. Вход в псевдокарстовую пещеру.
66
5. Псевдокарстовые воронки, расположенные цепью.
6. Провальная траншея.
67
7. Прибровковые чаши.
8. Псевдокарстовый овраг.
68
9. Псевдокарстовый цирк.
10. Псевдокарстовый колодец.
69
11. Висячая ниша.
12. Мост.
Приложение 2.
Схематическая карта распространения псевдокарста на территории России
71
72
73
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа