Каменный дракон
Шрифт:
От дельты р. Мархам в направлении Новобританского желоба следует узкий подводный каньон со многими ответвлениями. По ним в желоб и залив Хьюон поступает максимальное количество осадков. Влекомые рекой, эти наносы временно задерживаются в головной части каньона вблизи с. Лаэ (рис. с. 95). Происходящие здесь частые оползни уничтожили доки в устье р. Мархам и обезобразили ее берега. На аэрофотоснимках в этом районе видны большие объемы скопившихся рыхлых отложений, протянувшихся на несколько километров в сторону моря. То же самое можно сказать и о дельтах других рек, впадающих в залив Хьюон.
23 декабря 1966 г. эта территория содрогнулась от сильного землетрясения. С крутых склонов дельт сорвались громадные оползни, ждавшие своего часа, и, превратившись в турбидитные потоки, помчались со скоростью 52 км/ч. Главный из них следовал по каньону от р. Мархам. Через несколько часов поток ворвался в один из очень крупных каналов на южной стороне Новобританского желоба и разорвал телеком муникационный кабель.
17 сентября 1968 г. новое землетрясение сбросил в глубины океана неустойчивые массы рыхлых пород. Возникшие турбидитные потоки вновь пробороздили океанское дно. Тот, что двигался по каньону р. Мархам,
Днище Новобританского желоба на глубинах более 6400 м покрыто отложениями турбидитных потоков, распространившихся от места разрыва кабеля на 75 км восточнее, где их продвижение остановлено поднятием дна. Осадки представлены здесь главным образом глинистым илом. На 23 км от устья р. Мархам потоки вынесли обломки деревьев и разнообразную прибрежную фауну.
Изучение донных проб позволило установить многоактность возникновения турбидитных потоков на протяжении длительного времени. Главный тип отложений — это тонкие чередующиеся слои очень мелкого песка и зеленого ила, второй — крупный песок с галькой и грязью. Грунтовые колонки взяты на глубинах 6606–6493 м. Оказалось, что потоки строго следуют по однажды выработанным желобам, которые все же не вмещают всего объема их содержимого. И тогда верхняя часть потока перехлестывает через край и выливается на дно, не оказывая, однако, при этом своего разрушительного действия. А это чрезвычайно важно для выработки мер защиты будущих подводных сооружений. Зная направление каньонов, по которым транспортируются рыхлые отложения, можно выбрать площадки для строительства на морском дне вне зоны влияния турбидитных потоков. Изучение условий их формирования и мест зарождения представляет задачу огромного практического значения.
На дне Мирового океана, включая шельф и континентальный склон, скрыты огромные минеральные богатства, к добыче которых человечество уже приступило. Это прежде всего нефть и газ, соли, железомарганцевые конкреции и металлоносные илы. По подсчетам академика Н. В. Мельникова, уже сегодня около 40 % доходов от морского хозяйства приходится на добычу минерального сырья и топлива. Это немало, если учесть, что лишь 30–35 % доходов дает торговое судоходство, свыше 10 %—рыбный промысел, 15 % — морской туризм и использование гидрохимических, гидроэнергетических и других ресурсов. Общая ежегодная добыча полезных ископаемых дает доход в 450 млрд. долларов, из них 40 млрд. долларов приносят морские разработки. Эта цифра будет неуклонно увеличиваться. Пока 90 % разрабатываемых ресурсов Мирового океана приходится на нефть и газ. Их добыча, как и других полезных ископаемых, сейчас ограничивается преимущественно зоной шельфа шириной до нескольких десятков километров. Но поиск расширяется. И вот уже фирмы ФРГ и США ведут разведочные работы на громадной территории тихоокеанского дна, в сотнях и тысячах километров от калифорнийского побережья. А фирма «Дипси венчурс» впервые в международной практике юридически закрепляет за собой право на разработку гигантского месторождения железомарганцевых конкреций площадью 60 тыс. км2, лежащего на дне Тихого океана на глубине от 3,5 до 5,5 км. Для добычи руды в таких условиях спроектированы глубоководные драги-волокуши различных модификаций, гидравлические сборщики, подводные лодки и другие механизмы. Они автономны или имеют траловую связь с надводным судном-маткой. Но отмеченная поисковая площадь и само месторождение расположены в зонах мощных трансформных разломов, протянувшихся от высокосейсмичного калифорнийского побережья к центральной части Тихого океана. В рельефе дна эти разломы выражены в виде гигантских желобов и уступов, вдоль которых при сильных землетрясениях могут перемещаться турбидитные потоки.
Наступление на морские глубины идет сейчас широким фронтом. Мексиканские ученые на дне океана у берегов штатов Нижняя Калифорния, Веракрус, Кинта-на-Роо и др. обнаружили гигантские месторождения металлических руд. Только вблизи Тихоокеанского побережья найдены залежи железной руды, исчисляемые 232 млрд т.
Глубины океана, так же как и горы, манят людей. Немало интересного имеется там и для всякого рода романтиков моря и искателей приключений. Уже давно и не безуспешно работают многочисленные экспедиции по подъему с морского дна сказочных богатств, награбленных во времена конкисты у многострадальных индейцев Америки и хранящихся в трюмах затонувших кораблей. Недавно создана компания по подъему с океанского дна печально известного «Титаника». Множество и других судов поглощено морской пучиной. Нередко они представляют громадную историческую ценность и сущий клад для археологов. Надо спешить. Не только обычная седиментация, но и подводные оползни и турбидитные потоки покрывают слоем осадков кладбища погибших кораблей. Но надо проявлять и максимальную осторожность, основанную на знании мест, условий зарождения и путей следования субаквальных селей. Подводные аппараты, будь то научно-исследовательские или иные суда, глубоководные драги, стальные ноги-опоры буровых вышек и эстакад, всякого рода трубопроводы и другие коммуникационные сооружения, — все их надо обезопасить или расположить так, чтобы вывести из-под ударов турбидитных потоков. И если сегодня они рвут лишь телефонные кабели и не причиняют иного вреда, то только потому, что слишком мала пока сфера нашего вторжения в необозримые просторы морей и океанов.
Часть II
Склоновые смещения, вызванные человеческой деятельностью (антропогенные)
Великий оползень Канады
В 1903 г. небольшой шахтерский городок Франк в горном массиве провинции
Франк расположен в долине р. Кроузнест, у самого подножия горы Тартл. 29 апреля вершина горы Тартл по описанным ниже причинам сдвинулась и с высоты около 900 м ринулась вниз, на город. Площадь, на которой произошел срыв пачки известняков, составила почти 1,5 км2, а толщина оползневого тела достигала 120–150 м. Около 30 млн. м3 скальных пород пронеслось вниз по склону со скоростью 160 км/ч. Они покрыли расстояние в 3,5 км от стенки отрыва. Стремительно сместившись со склона, оползень в виде скально-земляного вала шириной по фронту до 2,5 км и высотой до 30 м обрушился в долину р. Кроузнест. Часть г. Франк была погребена под оползневой массой вместе с 70 жителями. 16 шахтеров, работавших в шахтах, были завалены сдвинувшейся породой и чудом спаслись, прокопав себе путь в слоях мягкого угля. Было уничтожено более 2 км железной дороги «Воронье гнездо». Пройдя по днищу около 1,5 км, передовая часть оползня накатилась на крутой противоположный склон, поднявшись вверх по нему на высоту до 95 м. Сюда были заброшены обломки пород размером с крупный двухэтажный дом. В основном же оползневая масса состояла из обломков величиной от 30 см до 1,5 м в поперечнике с равномерным распределением в этой массе блоков с поперечником в 3 м, причем обломки и блоки имели четкие угловатые грани без всяких признаков сглаживания или истирания во время перемещения, что говорит о том, что здесь произошел типичный оползень, а не обвал. Давая объяснение этому явлению, Макконелл и Брок пишут, что «движение горных масс напоминало движение вязкой жидкости», когда большая часть материала была перенесена без истирания, таким образом, что даже мох и растительность сохранились на поверхности блоков, а внутри оползня находили целые стволы деревьев.
Смещение оползня сопровождалось сильным взрывом сжатого воздуха, проникшего даже в угольные шахты. На поверхности долины этот взрыв сорвал с деревьев ветви и листья, а грязь и мелкую породу разбрызгал далеко впереди оползня. Шум от взрыва напоминал «шум выходящего пара при высоком давлении». Воздушная волна в отдельных случаях срывала и переносила на несколько метров сооружения, дома и людей без нанесения им какого-либо ущерба.
Таким образом, высокая скорость и текучесть оползня, его способность подниматься вверх по противоположному склону объясняются наличием подушки сжатого воздуха, пойманного в ловушку на первых этапах смещения скальных пород. После высвобождения воздуха угловатые блоки слились в единую массу, уже не способную «течь» по ровному или слабовсхолмленному днищу долины на значительное расстояние. Они покрыли площадь более чем в 2 км2, образовав типичный валозападинный рельеф. От подножия горы Тартл оползень Франк отделен мелким озером шириной 45 м, образовавшимся в результате подпруживания р. Кроузнест и впоследствии спущенного. Поверхность оползня поднимается почти на 100 м в направлении к его дистальному краю, удаленному от озера на 1,7 км. Пройдя такое расстояние, фронтальная часть оползня, взметнувшись на склон, перевалила через уступ, сложенный песчаниками и конгломератами, и, вздыбившись, застыла в виде острого гребня, не окаймленного «разбросанными изолированными блоками, как это бывает при обычных обвалах».
Каковы же причины, вызвавшие оползень Франк? Можно ли было его предвидеть и избежать гибели людей?
Исчерпывающие ответы на эти вопросы были даны специальной комиссией, тщательно изучившей район оползня. Исследователи пришли к выводу, что гора Тартл обладает рядом особенностей, которые в совокупности создают неповторимую более в горном массиве Альберта или даже во всей Британской Колумбии ситуацию, способствующую возникновению оползней.
Гора Тартл представляет собой эрозионный останец палеозойских известняков с очень крутым восточным склоном. Наклон земной поверхности достигает здесь 67° на высоте 2100 м и 52–61° на более низких отметках. По существу верхняя часть горы нависает над склонами, что хорошо видно на рис. с. 102. По расчетам, критический угол любой плоскости срезывания в теле горы составляет 32°. Блок пород, подсеченный плоскостью с таким или большим углом наклона, становится неустойчивым и неминуемо должен соскользнуть вниз, особенно при наличии других условий, способствующих этому, о чем речь ниже.
Геологическое строение горы Тартл не является уникальным, но также благоприятствует возникновению оползней. Дело в том, что массив известняков надвинут здесь на крыло синклинальной складки, сложенной мезозойскими сланцами, песчаниками и угольными пластами. В отличие от других описанных случаев [20] пласты здесь наклонены не вдоль склона, а внутрь горы Тартл под углом 50–65°. Поэтому оползание по напластованию здесь совершенно исключается. Массив известняков расчленен многочисленными трещинами на мелкие блоки, а в его нижней части, у основания склона, возникли мощные зоны смятия.
20
См., например, оползень Гро-Вентр.
На рисунке видно, как крутонаклоненные вдоль склона тектонические трещины рассекают массив известняков и создают идеальные плоскости для оползания блоков, которые своими нижними частями упираются в пласты сланцев и в зоны смятия, заполненные Рыхлыми продуктами дробления. Повышенная трещиноватость известняков, способствующая интенсивному просачиванию и циркуляции грунтовых вод, явилась одной из главных причин оползания. Другой причиной была очень малая прочность слоев пород в основании склона. Подсеченный трещинами блок известняков опирался на упомянутые мягкие пласты сланцев с прослойками угля и зоны смятия с пониженной прочностью. Они выполняли роль естественного контрфорса-подпорки для вышележащих толщ. Эта «опора» не могла длительное время поддерживать тяжесть массива, подвергнутого к тому же, как это будет видно далее, глубинной ползучести. Именно с одной из этих ослабленных зон смятия и совпал нижний край отрыва оползня Франк. Относительно устойчивое состояние массива могло сохраняться неопределенно долгое время, если бы не землетрясения и деятельность людей.