Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Проявления экзогенных геологических процессов на Южном Урале и в Предуралье

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Проявления экзогенных геологических процессов на Южном Урале и в Предуралье"

Г/"\!л Пермский государственный университет

На нравах рукописи

Смирной Александр Ильич

ПРОЯВЛЕНИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ И В ПРЕДУРАЛЬЕ (интенсивность распространения н активность рязп.чтия)

04.00.01 - общая и региональная геология Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Пермь-1998

Работа выполнена в Институте геологии Уфимского научного Центра Российской Академии Наук.

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, профессор Р.Ф. Абдрахманов (Институт геологии Уфимского научного центра РАН); доктор геолого-минералогических наук, профессор, член-кор. академии естественных наук РФ, член-кор. Кубинского спелеологического общества В.Н. Быков (Пермский университет).

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор, член-кор. АЕ РФ Б.С. Лунев (Пермский университет);

кандидат геолого-минералогических наук Б.А. Бачурин (Горный институт Пермского научного центра РАН).

Ведущая организация: ЗАО "ЗапУралТИСИЗ" (г. Уфа).

Защита диссертации состоится «1 .» 1998 г. в на заседании

специализированного совета К 063.59.01 в Пермском государственном универ-ситетепо адресу: 614600, г. Пермь, ГСП.ул. Букирева, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале научных работников библиотеки университета.

Автореферат разослан «/£/ »сы^г ел Л-1998 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических наук, доцент

Н.Б. Сорокина

\

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Преобразуя приповерхностную пасть литосферы, экзогенные геологические процессы нередко вызывают аварии на инженерных сооружениях, на ликвидацию которых затрачиваются значительные материальные средства. Весьма характерно это и для территории Республики Башкортостан (Южный Урал и 11рсдуральс). В ряде городов (Уфа, Благовещенск, Бирск и др.) Республик:! широко известим случаи многочисленных деформаций инженерных сооружений (железных и автомобильных дорог, мостов, коммуникаций и др.), частичного или дзже полного разрушения жилых и административных зданий вызванных развитием карста, речной эрозии, оползневого процесса и других экзогенных геологических процессов (ЭПI).

Вопрос изучения ЭГП рассматривается как часть разработки более общей проблемы охраны окружающей среды в составе единой государственной системы экологического мониторинга. Организация и ведение мониторинга ЭГП, своевременное предупреждение возможных их отрицательных последствий возможно при знании закономерностей их развития и особенностей распространения.

Цель работы. Выявление закономерностей распространения и развития опасных экзогенных геологических процессов на Южном Урале и в Предуралье в связи с их влиянием на народнохозяйственные объекты Республики Башкортостан (РБ).

Основные задачи работы: 1) изучение особенностей проявления наиболее распространенных экзогенных геологических процессов; 2) установление среди них опасных видов, наиболее интенсивно воздействующих на населенные пункты и отдельные объекты РБ; 3) изучение интенсивности распространения и современной активности развития опасных геологических процессов (ОГП); 4) выявление основных закономерностей распространения и развития ОГП; 5) изучение динамики развития и выявление закономерностей проявления на поверхности Уфимского косогора наиболее опасного вида ЭГП в РБ - карста.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые для территории Республики Башкортостан: 1) систематизированы данные о наиболее распространенных и опасных видах ЭГП; 2) дана количественная оценка шгтенсивности и составлены карты распространения ОГП; 3) получены данные о современной активности развития ОГП в естественных условиях и под влиянием техногеиеза; 4) определена степень воздействия ЭГП на населенные пункты РБ и другие ее народнохозяйственные объекты; 5) в результате многолетних мониторинговых исследований на Уфимском косогоре получены количественные показатели современной активности проявления на поверхности карстового процесса.

Защищаемые положении:

1. Выявлены виды, условия развития и масштабы опасных геологических процессов на Южном Урале и в Предуралье в пределах Республики Башкортостан.

2. Установлены закономерности распространения опасных геологических про-

цессов в связи с особенностями новейшей истории геологического развития Южного Урала и Предурапья.

3. Выявлены современная динамика и закономерности проявления карстового процесса на Уфимском косогоре, имеющие важное практическое значение.

Исходные материалы. В основу диссертации положены материалы многолетних исследований автора (1980-1996 гг.), полученные им в ОАО "Башкиргеология" при выполнении государственной программы по специальному инженерно-геологическому изучению Республики Башкортостан и съемке ЭГП на ее территории. Данные этой съемки положены в основу диссертации.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований изложены в 5-ти основных научно-производственных отчетах автора. Они рассматривались и обсуждались па ученом Совете Института Геологии УНЦ РАН, докладывались на совещаниях и конференциях в гг. Уфе (1980, 1992, 1996, 1997), Киеве (1987), Перми (1989, 1990, 1992, 1994, 1996, 1997), Брно(1990), Екатеринбурге(1992).

По теме диссертации опубликовано 30 работ. Основные из них приведены в конце автореферата.

Практическая ценность и реализация работы. Полученные результаты исследований в виде научно-производственных отчетов направлены в Госстрой РБ, где они учитываются при планировании размещения крупных объектов, а также при составлении и уточнении .генпланов городов Республики. Используются они в практике и ряда проектно-изыскательских организаций (ЗапУралТИСИЗ, Баигипроводхоз, Ба-шагропромпроект и др.). Сводные данные об ЭГП Республики Башкортостан в виде карты масштаба 1:2500000 и пояснительной записки к ней представлены автором во ВСЕГИНГЕО для составления общей карты ЭГП бывшего СССР. Результаты стационарных наблюдений за развитием ЭГП на Уфимском косогоре, по которому проходит железная дорога Самара-Челябинск, периодически направлялись в Башкирское отделение Куйбышевской железной дороги. Эти данные используются соответствующей службой Уфимской дистанцией пути при обследовательских и ремонтных работах.

Объем работы. Диссертация содержит 160 страниц текста, 50 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 229 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность научным руководителям работы докторам геол.-мии. наук, проф. Р.Ф. Абдрахманову и проф. В.Н. Быкову за консультации, советы и всестороннюю помощь. Искреннюю признательность за ценные советы и критические замечания автор выражает также кандидатам геол.-мин. наук В.И, Мартину и А.И. Травкину. Автор также весьма благодарен коллегам по совместной производственной и научной деятельности В.Ф. Ткачеву, Т.И. Неклееновой, Ю.Н. Ча-лову, В.А. Книссу, Ю.В. Соколову, Д.Г. Нагуманову, О.М. Лизон и др. за оказанную ими в разные годы помощь по сбору материала. Особо признателен автор доктору геол.-мин. наук, проф. А.П. Рождественскому за добрые напутствия и содействие, конструктивные советы и замечания.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. КРАТ КИЙ ОБЗОР ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ

Различной полноты сведения об ЭГП рассматриваемой территории имеются и материалах по геологической, гидрогеологической, инженерно-геологической и почвенной съемкам, а также в других работах, по геологическим и геоморфологическим исследованиям. Наибольшей полнотой данных о них отличаются отчеты о гидрогеологических и инженерно-геологических съемочных работах. Отдельным «идам ЭГП (карелу, эрозии почв, овражной эрозии, заболачиванию, речной деятельности) посвящены специальные работы. Между тем специализированное изучение ЭГП, направленное на оценку интенсивности их распространения и активности развития, а также оценку воздействия их па населенные пункты РБ до начала наших исследований на ее территории не проводилось.

В соответствии с постановлением Совета Министров СССР 1978 г. № 183 "О мерах по улучшению защиты населенных пунктов, предприятий, других объектов и земель от селевых потоков, снежных лавин, оползней и обвалов" и методическими разработками ВСЕГИНГЕО (1981), ОАО "Башкиргсологня" были проведены целенаправленные исследования ЭГП, в которых автор принимал непосредственное участие. В результате было произведено специальное инженерно-геологическое обследование РБ и осуществлена съемка проявлений ЭГП на ее территории в масштабе 1:2О(ЮО0.

Обзор работ по изученности, рассматриваемых в диссертации процессов, проведенных до начала специальных комплексных исследований ЭГП в РБ изложен в соответствующих се разделах.

2. основные условия и факторы, обусловливающие развитие экзогенных геологических процессов

В главе, состоящей из 6-тн разделов н 4-х подразделов, рассматриваются основные условия и факторы, обусловливающие развитие ЭГП: рельеф и гидрографическая сеть, геологическое строение и геоморфология, неотекгоника и новейшая история геологического развития территории, климат и гидрогеология, а также антропогенные факторы.

По характеру рельефа территория Башкирии в отношении развития ЭГП подразделяется на три крупные области: равнинное Предуралье, горный Урал и равнинное Зауралье. В Предуралье выделяются ряд плато (Уфимское и Белокатайское), возвышенностей (Бугул.ьмино-Белебеевская и Общий Сырт) и равнин (Прибельская и При-айская), а также предгорья западного склона Урала. В горной Башкирии, наряду с низко- и среднегорными хребтами имеется обширное Южно-Уральское плоскогорье, разделяющееся на Зилаирское плато и плато Уралтау. Равнинное Зауралье включает в себя предгорья восточного склона Урала, Сакмаро-Таналыкскую и Кизило-Уртазымскую равнины. На Урале распространены весьма различные по возрасту (от верхнего протерозоя до нижней перми) и составу осадочные, метаморфические и маг-

матические породы, в Зауралье - осадочные и вулканогенно-осадочные палеозойские, реже мезозойские осадочные, а в Предурапье - исключительно осадочные (от перхне-палеозойских до неоген-четвертичных).

Весьма разнообразные орогидрографические, геолого-геоморфологические и гидрогеологические условия и факторы Южного Урала и Предуралья обусловливают развитие здесь генетически различных видов ЭГП. В то же время, современные климатические условия РБ сравнительно однообразны и предопределяют наличие на вес ¡i ее территории относительна однотипного режима развития ЭГП. Между тем имеющиеся отличия по метсофакторам в различных частях Башкортостана (зона недостаточного увлажнения юга Зауралья, избыточного - горной Башкирии и Уфимского плато и умеренного - остальной части) являются существенными предпосылками для различий в интенсивности распространения и активности развития ЭГП.

В новейшее время наиболее благоприятные климатические условия для развития ЭГП существовали в доплиоценовое и раннепдиоценовое время. На рубеже миоцена и плиоцена для них были наилучшими и геоморфологические условия, обусловленные иредкинельским врезом налеорек, который располагался ниже современного на 100120 м.

В заключительном разделе главы приводятся зафиксированные на территории Башкирии антропогенные факторы способствующие развитию ЭГИ.

3. методика оценки пораженности территории проявлениями эгп и степени их воздействия на населенные пункты

В основу оценки пораженности территории проявлениями ЭГП и степенн их влияния на населенные пункты была положена методика ВСЕГИНГЕО (1981).

На основании дешифрирования аэрофотоснимков (преимущественно масштаба 1:17000-1:25000), анализа топо- и специальных карт, изучения природных условий и факторов развития ЭГП и полевым их исследованиям на 31 ключевом участке в различных частях Башкирии был собран и систематизирован материал о встречающихся на ее территории ЭГП. Затем на основе инженерно-геологического районирования были выделены: регионы - по тектоническому принципу в пределах структур I порядка; области и подобласти - по геоморфологическому принципу в границах распространения генетических типов и форм рельефа; районы - в границах развития страти-графо-генетических комплексов пород; участки - по геоморфологическим элементам (выположенные, всхолмленные и т.п. водораздельные пространства, пологие и крутые склоны долин рек, речные террасы и т.д.), разделенные (дополнительно к методике ВСЕГИНГЕО) по высотным уровням: до 200, 200-400, 400-600, 600-800, 800-1000 и более 1000 м. Такая типизация территории позволила выделить относительно однородные в геолого-геоморфологическом отношении элементарные участки (около 6000 шт.), в пределах которых ЭГП развиваются в сравнительно одинаковых условиях. По-раженность территории проявлениями ЭГП оценивалась в пределах каждого участка

и для каждого их вида1 через количественные показатели: плошадной, частотный и линейный. Площадной (для карста, оползневого процесса и овражной эрозии) - представляет собой процентное отношение суммарной площади всех зафиксированных проявлений ЭГП на участке к его площади; частотный (для карста) - их количество, приходящееся на 1 км2 участка, линейный (для боковой эрозии рек) - процентное отношение суммарной длины подмываемого берега (отделг-но по левому и правому) к общей длине участка реки с одинаковой интенсивностью развития речной боковой эрозии.

Оценка воздействия ЭГП на населенные пункты была проведена методом их полевого обследования.-Первоначально при дешифрировании аэрофотоснимков были выявлены 1725 населенных пунктов (из 5033 - всего по РБ), которые подвержены или которые могут быть подвержены в будущем воздействию ЗГП. Все они были обследованы нами на местности. При этом особое внимание уделялось выяснению характера и степени воздействия ЭГП на конкретный населенный пункт, а также современной скорости их развития.

4. современные формы проявлений экзогенных геологических процессов

1? первых двух разделах на основании.собранного материала и существующих общих классификаций ЭГП выделены й охарактеризованы 6 групп ЭГП. В результате установлено, что из всех ЭГП наиболее распространены на территории Башкортостана выветривание, эрозионные процессы и карст. Оценка степени влияния ЭГП на на-' селенные пункты РБ показала, что наибольшее воздействие на них оказывают боковая и площадная эрозия рек и карст, в меньшей степени - овражная эрозия. По степени опасности к ним приближается оползневой процесс. Воздействие других ЭГП на населенные пункты Республики несоизмеримо меньшее.

Таким образом, наиболее распространенными и в то же время опасными ЭГП, в отношении воздействия их на населенные пункты РБ, являются речная (площадная и боковая) и овражная эрозия, карст и оползневой процесс.

Проявления оползневого процесса. Из всех видов ЭГП оползневой процесс пользуется на исследуемой территории наименьшим распространением и развит относительно ограниченно. В современном рельефе проявления его выражены древними доголоценовыми оползневыми смещениями, образовавшимися в периоды формирования палео- и прадолин рек и современными, развитие которых связано с юлонено-вым врезом эрозионной сети. Если современные оползни в большинстве своем являются деляпсивными, то древние - детрузивными.

Древние оползни распространены, главным образом, на Бугульмино-Белебеевской возвышенности и Прибельской холмисто-увалистой равнине. На остальной территории они встречается крайне редко. По строению они в большинстве случаев являются инсеквентными, реже консеквентными, а по времени образования -часто раннеплиоценовыми. Предкинельскнй врез создал благоприятные условия для

развития оползней на склонах речных папеодолин, где они в то время были развиты очень широко. В последующем, в наиболее крупных долинах рек сползшие в нх днища оползневые тела были либо уничтожены речными водами, либо были погребены под плиоцен-четвертичными отложениями. Вследствие этого в современном рельефе наиболее хорошо древние оползни выражены в верхних течениях рек, а в нижних -сохранились лишь нх цирки.

Па Бугульмнио-Бслсбесвской возвышенности древние оползневые смещения приурочены, главным образом.к терригенным отложениям казанского возраста, а на Прибсльской холмисто-увалистой равнине - к толщам переслаивания уфимских песчаников и аргиллитов. По форме они обычно циркообразные, одноярусные. Размеры их на возвышенности достигают 100-250 м по фронту при ширине захвата склона 2050 м и амплитуде смещения (здесь и далее - по вертикали) 20-40 м, а на равнине эти параметры не превышают обычно 80-120, 20-30 и 10-15 м соответственно. Чаще всего древние оползни встречаются в северо-восточной и центральной, наиболее приподнятых, частях Бугульмино-Белебеевской возвышенности, где пораженность ими склонов долин рек Слак, Курсак и др. достигает 11-38%. На Прибельской равнине она обычно не превышает 1%, а развиты древние оползни на пей преимущественно в пределах междуречья Буй-Быстрый Танып.

Древние оползневые смещения в настоящее время являются, в основном, стабилизировавшимися. Активизация некоторых из них наблюдается только на участках, где нарушается состояние равновесия древних оползневых смещений современными внешними агентами денудации или техногенезом.

Современные оползни более многочисленны, чем древние. Они распространены в основном в равнинных частях рассматриваемой территории и развиты преимущественно в суглинисто-глинистых плейстоценовых и неогеновых отложениях (асеквент-ные оползни), значительно реже - в уфимских терригенных породах (консеквентные оползни). По механизму образования современные оползни представлены, главным образом, оползнями сдвига и оползнями потоками. Обычно у последних длина по фронту составляет 10-15 (иногда до 150) м, ширина захвата 5- 15 (редко до 100) м, амплитуда смещения 1-3 (до 7) м. У первых соответственно - 60-80 (до 250) м, 10-15 (до 30) м и не более 10 м. Повсеместно преобладают оползни потоки, развитие которых связано с весенне-осенним увлажнением пород.

Степень пораженности проявлениями современного оползневого процесса, несмотря на большую их встречаемость, в сравнении с древними, очень низкая. На единичных участках равнинного Зауралья она может достигать 0,6%, а в равнинном Пре-дуралье - 2%. В горных районах она обычно не превышает 0,1%, а на плато оползни практически не развиты. С одной стороны, значительно более низкая пораженносп. современными оползнями, чем древними, обусловлена меньшими их размерами, что в свою очередь связано с менее благоприятными современными геоморфологическими условиями для развития оползневого процесса в сравнении с таковыми в раннем

плиоцене н период нрсдкшоьского презз рек. С другой - временной промежуток для формирования современных оползневых смещении является гораздо меньшим, о сравнении временем формирования древних оползней. Одной из главных причин активизации развитая всех оползней, а нередко и их возникновения является хозяйственная деятельность человека. В пределах городов это, главным образом, утечки из водонссущнх коммуникаций и не зарегулированный поверхностный сток, а пне их -подрезка склонов и уничтожение естественной растительности.

Проявления оиряжиой эрозии. По современно:! активности развития эрозион-1и,1е склоновые формы рельефа, связанные с овражной деятельностью делятся нл современные (промоины и овраги) и древние (ложбины, балки и лога). Первые - активно развиваются в настоящее время, вгормс - приостановили на современном этапе снос развитие, которое наиболее интенсивно происходило одновременно с формированием палеодолин рек в раннем плиоцене. Па погребенных учретках речных палеодолин, а также на низких междуречьях и пологих склонах современных долин рек (до 200 м, абс.) древние лога и балки заполнены плиоценовыми и четвертичными осадками. На более высоких отметках развитие их продолжается и в настоящее время.

Древние эрозионные склонооыс формы рельефа повсеместно преобладают пая современными. Более резкие их формы (У-образные лога) характерны для стратпгра-фо-генетических комплексов сложенных более крепкими в физико-механическом отношении сорными породами. Размеры их колеблются в широких пределах: от первых сотен метров до нескольких километров - по длине, от 30 до 300 м - по ширине и до 120 м - по глубине (в устье).

Наиболее резкие отличия в пораженности территории логами и балками повсеместно наблюдаются при сравнении ее значений по мезозойским-кайнозойским и палеозойским-протерозойским отложениям. В первых, развитых преимущественно на равнинах, они редко превышают 5%, а во вторых - часто более 10%.

В Предуралье наибольшая интенсивность распространения древних эрозионных склоновых форм рельефа характерна для Бугульмино-Белебеевской возвышенности, Общего Сырта, Уфимского и Белокатайского плато (нередко более 10-15%, до 30%). На Прибельской равнине она чаще всего менее 15%, при этом в пределах холмисто-увалистой ее части она выше, чем на пологоволнистой. На холмисто-увалистой части Приайской равнины интенсивность распространения балок и логов (обычно 4-8%) также выше, чем на пологоволнистой (1-3%), а в южной грядово-увалистой ее части она нередко в 1,5 - 3 раза больше, чем в северной - пологохолмистой. На равнинах Зауралья пораженность древними эрозионными склоновыми формами рельефа обычно не более 10 %. Кизило-Уртазымская равнина с более выиоложенным и гипсометрически низким рельефом поражена ими в меньшей степени (1-5%), чем Сакмаро-Танальткская (5-10%). В горных районах интенсивность распространения логов неравномерная (от 10% до 20-25% и более). Низкогорные хребты западного склона Урала в целом поражены логами несколько больше, чем таковые восточного склона и их

предгорья (10-12 и 13-15% соответственно), что обусловлено, с одной стороны, более-низким (почти на 100 м) гипсометрическим положением базиса эрозии в подножьях первых, в сравнении со вторыми, с другой - различиями состава пород их слагающих (вулканогенно-осадочные сильно метаморфизованные - на восточном склоне и осадочные менее метаморфизованные - на западном). Относительная однородность литологии хребта Уралтау обусловливает и относительно равномерную его расчлененность логами (15-20%), что характерно и для Южно-Уральского плоскогорья (почти повсеместно около 20%). Хребты среднегорья, в геологическом строении которых нередко принимают участие очень крепкие сильно метаморфизованные скальные породы, расчленены логами в наименьшей степени (не более 10%).

По гипсометрическим уровням максимальная интенсивность распространения логов, балок и ложбин наблюдается в интервале абсолютных высот 200-600 м. (в диапазоне 200-400 м - на равнииах, возвышенностях и плато и 400-600 м в горной части), а минимальная - выше абсолютной отметки 1000 м и ниже - 200 м.

Современные эрозионные склоновые формы рельефа проявляются активными V-и и-образными оврагами, размеры которых в 2-5 и более раз меньше древних. По расположению в рельефе они подразделяются на донные, вершинные, склоновые, береговые и лрознопно-карстошс. Пракгичсскн все они (за исключением береговых) приурочены к днищам и склонам лого», балок и ложбни. То сел. в сносм развитии они унаследуют более древние эрозионные врезы.

В Предуралье наименьшее развитие современные овраги имеют на Уфимском и Белокатайском плато (обычно не более 1%), сложенные преимущественно скальными породами. Несколько выше пораженность ими равнин Предуралья, где широко распространены полускальные терригенные пермские отложения. На Приайской равнине пораженность участков оврагами более часто достигает 2%, но крайне редко бывает более 3%. На Прибельской равнине, в пределах которой наряду с пермскими породами развиты рыхлые неоген-четвертичные отложения, овраги развиты более интенсивно (нередко до 5% и даже до 10%). Наибольшее же развитие они имеют на крутых и высоких склонах долин рек Бугульмино-Белебеевской возвышенности и южной части западных предгорий Урала (до 30% и 20% соответственно). В горно-лесных районах, сложенных, главным образом, крепкими скальными палеозойскими и верхнепротерозойскими породами интенсивность распространения современных оврагов менее 1%, при этом в наименьшей степени распространены современные овраги в среднегорье и на Южно-Уральском плоскогорье. В равнинном Зауралье она часто более 1%, но редко превышает 3-4%, а наивысшие ее значения характерны здесь для Сакмаро-Таналыкской равнины.

Наибольшая скорость развития оврагов наблюдается во время весеннего снеготаяния и ливневых дождей в рыхлых мезозойских и кайнозойских отложениях. При этом наибольший их прирост вершиной происходит в песчано-суглинистых породах, наименьший - в глинах. Удлинение оврагов в первых достигает 5 м - в Зауралье и 15 м

((•ногда даже 30 м!) - а Предуралье, во вторых - обытно не превышает 1,5 н 5 м в год соответственно. В полускальных породах прирост оврагов вершиной менее 1,0 (обычно 0,2-0.5) м в год. Но в результате хозяйственной деятельностью человека (например, при сбросе в овраги сточных вод), рост оврагов вершиной может достигать 2-х метров в год. 11<1нмсныиая скорость развития оврагов наблюдается за пределами логов, балок и ложбин. Однако при наличии ускоряющего антропогенного фактора прирост их вершиной может составлять 5 м и год п Зауралье и 10 м в год - п Предуралье. Снижение активности и интенсивности развития оврагов (в 1,5 и более раза но сравнению с обычными) наблюдается в районах распространения поверхностных карстонрояплс-пий, а усиление - на необлссеииых участках в сравнении с лесными, а также в пределах населенных пунктов, где антропогенная на^узка, я сравнении с не селитебными зонами, больше.

Наивысшие интенсивность распространения и активность развития всех проявлений эрозионных с (слоновых форм рельефа, при прочих равных условиях, наблюдаются в областях максимальных новейших поднятий, причем в Предуралье и а Зауралье встречаемость оврагов, кроме того, имеет еще тенденцию увеличения с севера на юг, от лесных и лесостепных районов к степным.

Преобладание проявлений древней склоновой эрозии над современной, несмотря на значительно большую активность последней, связано с более благоприятными климатическими и геоморфологическими условиями п момент их заложении н интенсивного развития и с более длительным временем их формирования.

Речная (боковая) эрозия развита по всем рекам рассматриваемой территории. Общим для нее является: а) увеличение шгге;;снвноеш развития от малых рек к большим (более полноводным) и от истоков к устыо; О) обратная связь интенсивности развития от уклонов русел рек, а также эявиснмостт. от конфигурации русел рек, которые в свою очередь, как известно, теснейшим образом взаимосвязаны с неотектоническими движениями земной коры; в) зависимость интенсивности развития от строения днищ долин рек и характера прохождения по ним максимальных расходов (живая сила потока в периоды прохождения максимальных руслоформирующих расходов теряется на затапливаемых поймах и низких надпойменных террасах и, наоборот, увеличивается при сосредоточен:;» его в узком, относительно глубоко врезанном дне долины реки). Совокупность этих факторов повсеместно определяет наибольшее развитие речной боковой эрозии (по каждой отдельной взятой реке) в средних течениях рек, а в региональном плане в пределах Предуралья.

Активность речной боковой эрозии (выраженная через скорость размыва берегов), как и интенсивность ее распространения, предопределена отмеченными выше факторами. Кроме того, она во многом зависит от литологии речных берегов. В целом сочетание всех этих факторов обусловливает распределение скоростей размыва берегов рек но территории Республики Башкортостан следующим образом. Лрибсльская равнина: а) р. Белая в меридиональном течении (от широтного колена до устья р. Сим)

- 0,5-5 (до 10) м/год, б) р. Белая в субмеридиональном течении (от устья р. Сим) - 0,2-2 (до 3) м/год; Прнбельская равнина, Бугульмипс-Белебеевская возвышенность и Общий Сырг: а) левые притоки р. Белой 1-го и 2-го (от нее) порядков - 0,3-3 (до 5) м/год, б) то же 3-го порядка и правые притоки р. Белой - >] (редко до 1,5) м/год; Уфимское плато - >0,5 (редко до 1) м/год; Приайская равнина: а) р. Ай к ее левые притоки 0,6-6 (до 10) м/год, б) правые притоки р. Ай - 0,2-2 (до 3) м/год, в) р. Юрюзань и ее притоки

- не более 1 м/год; Низко- и среднегорьс, западные и восточные предгорья - 0,1-1 (до 2) м/год; Южно-Уральское плоскогорье"- 0,1-1 (до 1,5) м/год; 0,1-1 (до 1,5) м/год; Сакмаро-Таиалыкская и Кизшю-Уртазымская равнины - 0,3-3 (до 4) м/год.

Наибольшую активность речная боковая эрозия проявляет в периоды прохождения по рекам максимальных расходов, обладающих наибольшей эрозионной и транспортирующей способностью. Из последних 10 лет особой по-'нюводиостыо в Башкирии характеризовался 1990 г., когда расходы речных вод в период половодья превышали норму более, чем в 1,5-2 раза, что повлекло за собой, по нашим данным, увеличение скоростей размыва речных берегов в 1,5-4 раза выше обычных.

Площадная эрозия рек выражается в плоскостном смыве речными водами различного рода объектов в периоды половодий и кратковременных естественных и искусственных назодков. Часто она сонровождаегся стихийными бедствиями. Так, в 1990 г. во время прохождения по рекам Южного Урала весеннего половодья, всего за 4 дня, выпала почти двухмесячная норма осадков, что повлекло за собой резкий (в течении одних суток) подъем и без того высоких уровней рех на 0,5-1,2 м. Огромные массы воды были сконцентрированы в узких днищах долин горных рек, проходя по ним волнообразными потоком. В результате было затоплено 105 населенных пунктов, 12705 жилых домов, часть из которых была снесена и полностью разрушена. Выведено из строя или полностью разрушено 64 моста, размыты сотни земляных плотин. Погибло 14 человек. Еще большие человеческие жертвы повлек за собой паводок 1994 г. в Белорецком районе РБ, вызванный прорывом Тирляиского пруда, унесший жизни 29 человек. В отличие от затопления территорий, обычного в периоды нормальных весенних половодий, в момент прохождения по рекам кратковременных высоких волнообразных паводков, наряду с интенсивным размывом речных берегов, происходи ) и плоскостной смыв речными водами различных объектов с поверхности затопляемых территорий. Наиболее активно площадная речная эрозия развивается в крутосклонных и узких долинах рек, в которых имеются благоприятные условия для сосредоточения максимальных руслоформирующих расходов в их узких дпищах.

Проявления карстового процесса в работе рассматриваются по карстовым областям (равнинное Предуралье, горный Урал и равнинное Зауралье) и классам карста (сульфатный, карбонатный, сульфатно-карбонатный, а также кластокарст).

Анализ пораженности территории карстовыми формами рельефа, обобщение систематизированных нами данных по около 570 карстовым пещерам, их морфомет-рических и морфологических характеристик, современной активности проявления

карста па поверхности позволили уточнить основные закономерности их распространения и дополнить их количественными показателями.

Интенсивность распространения карстовых форм рельефа, в районах развития сульфатного карста почти на порядок выше таковой, чем карбонапюго. В первых заменю выше и современная активность его проявления на поверхности, а также встречаемость голоцеповых и псрхнеплсйстоценопмх пещер, в то нремя как ~ 90% наиболее протяженных и объемных плиопепопых пещер развито и известняках.

Максимальное распространение поверхностных'кгрстопроявлспнК наблюдается па участках выхода на поверхность более чистых по составу массивных или толстослоистых карстующихся пород как сульфатных (до 57%. при 400 и даже 1100 карстовых форм рельефа на 1 км2), так и карбонатных (редко более 5% н 2-3 воронках на 1 км2). Обычно же поверхностная закарстованность на участках развития голого (открытого) карста не более 30% и 50 воронок на ! км2.

Пораженность поверхностными карстопроявлекикми покрывающих карстую-щиеся гипсы отложений при одинаковом их составе обратно пропорциональна их мощности (от 10-25% и менее). При равных мощностях покровных отложений, но разном составе она увеличивается с одной стороны - от крепких в физико-механнческом отношении пород к более слабым, с другой - от водонепроницаемых стратиграфо-генетических комплексов пород к комплексам пород - водопроницаемым по трещинам, при наибольшей иораженности поверхностными проявлениями карста покровных отложений, водопроницаемость которых обусловлена их пористостью (более 10 до 51%). При одинаковых мощностях и составе покровных отложений поверхностная закарстозапность закономерно уменьшаете?, от древних стратнграфо-генетнчееких комплексов пород к молодим.

На участках, где сформирована гидрогеологическая обстановка интенсивного водообмена карстовых вод пораженность карстовыми формами рельефа и частота встречаемости пещер в 2 и более раза выше, чем на участках, характеризующихся гидрогеологической обстановкой их замедленного водообмена.

Наряду с геолого-геоморфологическими и гидрогеологическими условиями и факторами, интенсивность распространения карстовых форм во многом предопределена особенностями новейшей истории геологического развития территории.

Более благоприятные климатические и геоморфологические (я как следствие их гидрогеологические) условия в миоцене и раннем плиоцене предопределили и более значительные размеры до- и плиоценовых карстовых форм рельефа (с поперечником преимущественно <100 м), чем образующихся сегодня (обычно >10 м).

Преобладание развития глубинной эрозии ¡¡ад карстом в наиболее приподнятых за новейшее время областях обусловливает максимальную концентрацию поверхностных карстопроявлений в верховьях рек, ручьев и логов. Заполнение палеодолин Предуралья в середине и конце плиоцена морскими глинистыми осадками и образование па пологих склонах и низких междуречьях элювкальио-делювнальных суглипи-

стых отложений в плноцек-нижнечетвертичное время способствовало погребению п кольматацни сформировавшихся на их склонах и придолишшх их частях доакчагмль-ских карстовых форм, что препятствует в настоящее время на таких участках активному развитию карста и определяет их низкую повсрхностностную закарстованность. На большей части горной Башкирии подтопление долин рек в новейшее время не происходило и карст активно развивался на всем его протяжении, что, совместно с литологическим фактором, и предопределило максимальную концентрацию пещер (причем преимущественно плиоценовых) в ее пределах. О то же время, повсеместно наибольшая поражепноеть карстопроявленнями характерна для участков с максимальными величинами неотектонических поднятий. Самые высокие значения поверхностном закарстованности наблюдаются на участках положительных неотектонических структур, где развито и наибольшее количество пещер.

Современная активность проявления карста на поверхности находится в прямой зависимости от интенсивности развития карстопроявлений. Резко активизировавшись к предкинельское время на участках с наиболее благоприятными геолого-гсоморфологическими и гидрогеологическими условиями, кара более активен на них и в настоящее время. Наиболее часто современные провалы и всронхк возникают около и в пределах древних карстовых форм рельефа, что свидетельствует об унаследованном развитии карста на современном этапе от неоген-четвертичного времени.

Существенное воздействие на современную активность' развития карстового процесса оказывает антропогенный фактор, степень влияния которого на нее нередко намного превосходит труппу природных факторов. Образование подавляющей части современных провалов и воронок в городах (~ 80%) спровоцировано техногенезом (в основном - утечками из водонесущих коммуникаций).

Воздействие ОГП нг населенные пункты. Нами установлено, что почти каждый четвертый пункт Республики Башкортостан (1325 из всего 5033) находится под влиянием того или иного экзогенного геологического процесса, а большинство таковых расположено в равнинных ее частях.

Наибольшее воздействие на населенные пункты оказывает площадная эрозия рек, проявляющаяся в РБ хотя и редко, но почти всегда сопровождающаяся стихийными бедствиями и человеческими жертвами (см. выше). В зоне возможного ее развития расположено не менее 200 населенных пунктов Республики.

Меньшее по эффекту, но более частое по распространению, и вследствие этого не менее ощутимое по причиняемому экономическому ущербу воздействие на населенные пункты, оказывает речная боковая эрозия, отрицательное влияние которой на них ранее явно недооценивалось. Количество пунктов РБ, в пределах которых боковая эрозия рек непосредственно угрожает жилым домам и другим объектам, по нашим данным, достигает 300. Общая протяженность подмываемых берегов в них составляет - 140 км.

Карстовый процесс один из самых опасных видов ЭГП в Башкирии. Наибольшее

воздействие на населенные пункты Республики оказывает сульфатный карст. Нами установлено, что не менее чем в 40 пунктах Башкортостана проявления карста в виде провалов наблюдалось непосредственно в пределах их селитебных зон и сопровождалось деформациями зданий и авариями на инженерных сооружениях. Только в г. Уфе за последние 30 лет зафиксировано 22 случая отказов фундаментов зданий, связанных с карстовым и карстово-суффозионным процессами (Мартин и др., 1995). Всего же в РБ, по нашим данным, почти в 410 населенных пунктах возможно проявление карста па поверхности.

Оползневой процесс значительно в мснмнсП степени воздействует па населенные пункты ГК, между тем масштабы отдельных его проявлений также потуг приводит'!. к аварийным ситуациям и сопровождаться значительным материальным ущербом. Так, в результате активизации древнего оползня весной 1990. г. в г. Бирске иод угрозой разрушения оказались сразу 4 жилых дома.

Другие янды ЭГП не так интенсивно воздействуют на населенные пункты РГ>, как выше отмеченные, между тем и они иногда значительно ухудшают инженерно-геологические условия строительства и нормальную эксплуатацию зданий и сооружений (овражная эрозия, переработка берегов водохранилищ и др.).

5. монгггогипгэкзогашых геологических процессов

В первом разделе дайной главы рассматриваются актуачыюсть, цель, задачи мониторинга ЭГП и его современное состояние в РБ. Отмечено, что в Башкирии он практически не организован. Режимные наблюдения за ЭГП организованы пока лишь н г. Уфе - па Уфимском косогоре. Мри этом они ведутся в основном только за развитием поверхностных карстопроявлений, то есть в отношении мониторинга ЭГП на нем пока можно говорить о веденгот лишь отдельных его элементов.

Кярстомоинторипг на Уфимском косогоре. Приводится характеристика его природных условий, краткая история изученности карста и основные закономерности . его развития, излагаются .методика и ('.тоги режимных наблюдений за поверхностными карстопроясленшми, которые непрерывно ведутся на пей с 1976 г. Центральной партией гидрогеологии и мониторинга геологической среди ОАО "Башкиргеология".

Уфимский косогор площадью около 7 км* представляет собой высокий (до 100 м) и крутой, расчлененный оврагами правый склон долины р. Белой в г. Уфе. По нижней его части проходит железная дорога Уфа-Челябинск на отрезке с 1622 до 1629 км. В геологическом строении косогора приникают участие гипсы кунгурского яруса, обнажающиеся в нижних частях косогора, иногда на склонах и в днищах оврагов. На межовражьях и в пределах части оврагов они согласно покрываются терригенно-карбонатными уфимскими отложениями мощностью до 75 м. Рельеф косогора -структурно-денудационный, а гидрогеологическая обстановка его характеризуется интенсивным водообменом и свободной разгрузкой трещкнно-карстовых вод.

В 1976-1996 гг. на косогоре образовалось 87 новых карстовых форм рельефа. То

есть в среднем по 4 форме в год. Подавляющая их часть представлена провалами и воронками, связанными с развитием карста в гипсах. Средний поперечник их - 1,8 м, глубина - 1,3 м. Наибольшее количество провалов и воронок (44 шт. - 50%) возникло в днищах оврагов и древних карстовых котловин. При этом почти все они приурочены к участкам, где карсггующисся гипсы либо обнажены, либо перекрыты маломощным (не более 10 м) чехлом делювия-пролювия. На склонах оврагов и склоне долины р. Белой (не затронутым овражной эрозией) образовалось 13 провалов и воронок (15%). Мощность покровных отложений в их пределах - до 40 м, а углы наклона дневной поверхности - 10-30". Вдоль железнодорожного полотна, проложенного мессами непосредственно по гипсам, зафиксировано появление 26 карстовых форм рельефа (30%), а на межовражьях, где гипсы залегают па глубине 40-75 м, - 4 (5%).

В целом современная активность проявления карста на поверхности косогора обратно пропорциональна мощности покровных отложений, а наивысших значений она достигает в пределах наиболее пораженных участков поверхностными карстопро-ямечиями, где карстовые формы рельефа активно начали формироваться еще в период развития плиоценовой палеодолины р. Белой.

Во временном разрезе активность проявления карста на поверхности весьма изменчива. Наиболее часто провалы и воронки возникают в год с повышенным количеством атмосферных осадков или в последующий за ним более засушливый год, однако эта зависимость проявляется не всегда. Более стабильные закономерности в динамике провалообразоваиия на косогоре прослеживаются при анализе ряда наблюдений, выраженного интегральным показателем - произведением количества возникших за год поверхностных карстопроявлений и их суммарного объема, отнесенного на 1 км2. За непрерывный период наблюдений на косогоре четко обозначились два 4-летних цикла относительно пассивного проявления карста на поверхности (1977-1980 и 19861989 гг.), разделяющие циклы относительно активного его проявления (1981-1985 и 1990-1995 гг.). В пассивные циклы низкая активность провалообразоваиия достаточно стабильна, в активные - проявление карста на поверхности изменяется скачкообразно. Выделенные циклы попарно (1977-1985 и 1986-1995 гг.) образуют два более крупных цикла, связанных с 11-летним циклом солнечной активности. Анализ провалообразоваиия на косогоре свидетельствует также о росте его активности в последние годы, вызванным возрастающим влиянием антропогенного фактора.

заключение

В результате выполненной работы впервые обобщены данные об экзогенных геологических процессах на территории Башкортостана, получено комплексное представление о степени их воздействия на населенные пункты Республики. Охарактеризованы наиболее распространенные и опасные для народного хозяйства виды ЭГН, дана оценка степени пораженносги территории проявлениями ОГП и современной активности их развития.

1. Наиболее распространенными и опасными ЭГП па Южном Урале и в Преду-ралье являются эрозионные (речная и овражная эрозия), карстовый и оползневой процесс!.!. Из них наиболее опасны площадная и боковая эрозия рек, а также карст. При этом площадная эро;з;я рек, выделенная как разновидность речной эрозии, заслуживает рассмотрения как самостоятельный вид ЭГП.

2. Опасные экзогенные геологические процессы в современном рельефе выражаются, большей частью стабилизировавшимися в настоящее время, древними (до-голоцеиоии.ми) формами и активно развивающимся - современными. Более значительные масштабы проявлений древних ОГП, в сравнении с современными, обусловлены более благоприятными, чем современные, геоморфологическими и климатическими условиями в раннем плиоцене, предопределившими их резкую активизацию. Пораженность территории доголоценовыми формами ОГП гораздо пь:ше, чем современными их проявлениями, что вызвано, наряду с большими размерами древних форм ОГП, более продолжительным временем их формирования.

3. Геолого-геоморфологическне и гидрогеологические условия рассматриваемой территории и новейшая история ее геологического развития предопределили наибольшую интенсивность распространения современной овражной эрозии, оползней и поверхностных карстопрояалений сульфатного карста в Предуралье, а на Южном Урале - наличие крупных плиоценовых пещер и наибольшую интенсивность распространения проявлений дрем их эрозионных склоновых процессов. При этом максимальные значения пораженности территории проявлениями ОГП характерны для областей с наибольшими амоглггудами неотектеническнх поднятии, а современное их течение имеет унаследованный характер развития от неоген-четвертичного времени как по районам проявления, так и по направленности.

4. Многолетними режимным:! наблюдениями ¡¡а Уфимском косогоре получены количественные показатели современной активности проявления на поверхности сульфатного карста. Установлено, что она носит унаследованный характер от неоген-четвертичного времени и, как интенсивность распространения поверхностных карстовых форм рельефа, находится в обратной зависимости от мощности покровных отложений. Динамика современной активности проявления, карста на косогоре тесно связана с атмосферными осадками, обладает многолетним циклическим характером, имей!' четкую и устойчивую тенденцию увеличения активности в последние годы, вызванную возрастающей техногенной нагрузкой. Полученные данные по активности проявления карста на косогоре являются основой для прогноза развития карстового процесса на нем и устойчивости полотна, проходящей по нему магистральной железной дороги.

5. Большую роль в активизации современных ЭГП играет хозяйственная деятельность человека, которая при определенных условиях служит одним из решающих факторов возникновения новых проявлений ЭГП н часто - главной причиной активизации древних. Основными антропогенными факторами, способствующими развитию

ОГП.в пределах населенных пунктов, являются чаще всего утечки из водонесущих коммуникаций и не зарегулированный поверхносгный сток, а также нарушение естественной гидродинамики подземных вод и динамические воздействия на геологическую среду при строительстве.

Основные работы, опубликованные автором по теме диссертации

1. Ьиоснелсологичсский метод определения возраста карстовых истер (на примере пещер Южного Урала) И Геоморфология. - 1986. - № 1. - С. 96-98. (Соавтор 15.А. Книсс).

2. Бпоснслсологический критерий определения возраста карстовых пещер (на примере Южного Урала и Прсдуралья) Н Проблемы изучения, экологии» и охраны нещер: Тез. докл. V Всесогози. совещ. по спелеологии и карстопедению. - Киев, 1987. -С. 121-122. (Соавтор В.А. Книсс).

3. Проблемы строительства в условиях активного развития карстово-суффозионных процессов (на примере г. Уфы) // Усиление оснований и фундаментов существующих зданий: Тр. НИИпромстроя. - Уфа, 1990. - 57-66. (Соавторы В.И. Мартин, Э.И. Мулюков).

4. Карстовые провалы Башкирского Предуралья // Катастрофы ¡1 аварии на за-карстованных территориях: Тез. докл. Пермь, 1990. - С. 42-43.

5. Интенсивность насыщения подземных вод сульфатом кальция на Уфимском косогоре // Опасные геологические процессы в Уральском регионе и геоэкологические исследования: Тез. докл. науч.-тех. семинара. - Екатеринбург, 1992. - С. 27-29.

6. Экзогенные геологические процессы и пораженность ими территории Башкирии // Проблемы гидрогеоэкологии Башкирии. - Уфа, 1992. - С. 10-13.

7. Стационарные наблюдения за карстопроявлениями на Уфимском карстовом косогоре // Инженерная геология. - 1992 - № 2 - С. 50-56.

8. Колодцы в песчаниках на Приайской равнине II Свет. Всспшк Киев, карст.-спелеол. центра, 1992. № 1 (3). С. 8-9.

9. Особенности распространения карстовых воронок в южной части Уфимского плато // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1993 - № 3. - С. 18-23.

10. Пещеры горной части Башкирии (Южный Урал): Препр. / БНЦ УрО РАН. -Уфа, 1993. - 54 с. (Соавтор ГО.В. Соколов).

11. Пещеры Башкирии // Пещеры. Итоги исследований. - Пермь, 1993. - Вып. 2324 - С. 30-59. (Соавторы В.И. Мартан, Ю.В. Соколов).

12. Современная активность провалообразования на Уфимском карстовом косогоре Н Науч. чтения IV Всеуральского сов. по подзем, водам Урала и сопредельных тер-рий, посвященного 90-летию со дня рожд. проф. Г.А. Максимовича: Тез. докл. -Пермь, 1994.-С. 99.

13. Отказы железнодорожного полотна на Уфимском карстовом косогоре и их прогноз//Отказы в геотехнике: Сб. статей. - Уфа, 1995. - С. 32-44.

14. Экзогенные геологические процессы на Южном Урале и в Предуралье и степень воздействия их на населенные пунюы Республики Башкортостан Н Геоэкология в Урало-Каспийском регионе: Тез. докл. междунар. науч.-прак. конф. - Ч. Н - Уфа, 1996. С. 167-169.

15. Интенсивность распространения поверхностных карстонроявлений на Юж-

üor.i Урале и в Предуралье // Моделирование геологических систем и процессов: Мат-лы. регион, конф. - Пермь, 1996. - С. 271-273.

16. Спелеоресурсы Республики Башкортостан Н Геоэкология в Урало-КаспийскоМ регионе: Тез докл. междунар. науч.-нрак. кояф. - Ч. I - Уфа, 1996. С. 200202. -

!?. Пещеры Башкортостана: степень изученности и состояние охраны // Пещерный палеолит Урала: Мат. междунар. конф. - Уфа, 1997. - С. 106- 108. (Соавтор 10.13. Соколов).

18. Современные .экзогенные геологические процессы на Южном Урале и к Предуралье // Проблемы регионально:"; icoimnm, нефтеносности, металлогении и iндри-гсолопш Республики Башкортостан: Мат-лы II í'ccii. геол. конф. - Уфа, 1997. - С.241-243.

19. Опасные геологические процессы Республики Башкортостан Ч Инженерно-геологическое обеспечение недропоммованнл vi охраны окружающей среды: Мат-ям междунар. науч.-практ. конф. - Пермь, 1997. - С. 30-32. .

20. Новые данные о современной активности развития карстового процесса на Уфимском косогоре // Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охраны окружающей среды: Мат-лы междунар. н«уч.-прзкг конф. - Пермь, 1997. - С, 149-152.

21. Т1те age of the Shulgan Tash cave H Proceedings о Г the International confer?.ice on Antropogenic impact and environmental change? in Carst. Siudia catsologlce, (2). Brno, 1990. ■ P. 96-98. (Соавтор В.А. Книге).

Подписано о печати 26.03.98. Усл.-печ. ¡i. 1,2

Тираж 100 экэ. Заказ 2fr$8.

Формат 60x84 1/16

Типография Институте проблем принладноЯ «копоти* и природопользования. 450С05, Уфа, ул. 8-и Мартэ, 12/1