Тони Уолтхэм - Катастрофы: неистовая Земля

Вероятно, единственный тип проседания, который не подчиняется контролю человека, — это образование изгибов геологических слоев, затрагивающих всю толщу земной коры. Это явление становится катастрофическим, если оно сопровождается землетрясениями. Обычно же подобные движения совершаются очень медленно, так что их результаты становятся заметными через сотни лет. Таким образом, проседание земли, за исключением последнего случая, — процесс, теоретически предсказуемый и контролируемый, однако добиться этого на практике значительно сложнее.

Известняк, гипс и каменная соль в естественных условиях хорошо растворяются в воде. Из этих пород наибольшее распространение и наименьшую растворимость имеет известняк. Он отличается от гипса и каменной соли еще и тем, что в результате его подземного растворения образуются полости, которые обычно обладают очень устойчивой кровлей. Проседание и обрушение — для известняков явления распространенные и всегда связанные с полостями. Каменная соль, напротив, — порода гораздо более хрупкая и к тому же лучше растворимая; она часто подвергается проседанию, но это редко бывает связано с наличием полостей. Гипс по этим" свойствам занимает промежуточное положение между известняком и каменной солью.

Легко растворимый в воде сульфат кальция образует два минерала, которые формируют мощные толщи пород, — гипс и ангидрит. Наиболее распространенной — гидратной — формой является гипс, а ангидрит представляет собой менее представительную — безводную — форму. Эти минеральные вещества входят в состав толщ, занимающих большие территории в Соединенных Штатах Америки, Западной Европе, Советском Союзе. Проседание в этих толщах нередко бывает связано с растворением. Кроме того, ангидрит гв контакте с грунтовой водой образует гипс, что влечет за собой большое увеличение объема материала; в свою очередь это вызывает сильное поднятие поверхности земли.

В течение многих лет в северо-западном Техасе раздавались взрывы, причиной которых было сильнейшее поднятие, связанное с расширением ангидрита. Затем, в сентябре 1955 г., около города Новика взрыв возвестил о вертикальном поднятии на 5,5 м блока грунта с поперечными размерами в несколько сотен метров; обломки почвы и породы взлетели в воздух, осколком ударило человека, находившегося на расстоянии около километра от места взрыва.

Однако более распространенным типом движения земли, связанного с растворением гипса, является проседание. Знаменитые Бездонные Озера Розуэлл на краю долины Пекос в штате Нью-Мексико представляют собой серию обрывистых, заполненных водой структур обрушения, образовавшихся в доисторическое время вследствие растворения гипсовой коренной породы. Самая крупная из этих структур достигает сейчас в поперечнике 90 м и в глубину 40 м. Сходное, но более позднее происхождение имеют разнообразные карстовые воронки в гипсовых отложениях гор Кутеней в Британской Колумбии. В 1967 г. на дне гипсового карьера в Уиндермире за одну ночь образовалась шахта с вертикальными стенками диаметром 20 м; к счастью, никакого вреда она не нанесла.

В Европе гипсовые отложения наиболее широко распространены в северной части ФРГ. Городок Бад-Франкенхаузен — один из пострадавших от проседания: многие постройки, стоящие над теми местами, где подстилающий гипс был растворен, наклонены или повернуты. Париж является, вероятно, одним из самых больших городов, затронутых проседанием; на окраинах Парижа в коренной породе постоянно образуются полости, что создает проблемы для инженеров.

Хотя хлорид натрия (каменная соль) не так широко распространен, как гипс, он гораздо более известен в связи с проседанием, поскольку его растворимость гораздо выше и опускание происходит в больших масштабах. В феврале 1954 г. в Виндзоре (Канада) неожиданно в результате обрушения образовалась пропасть; она имела в поперечнике 90 м, глубину 8 м и быстро наполнилась водой. Был нанесен большой ущерб, полностью разрушено два здания. Причиной обрушения послужило растворение подстилающей толщи соли, хотя, возможно, этому способствовали также проводившаяся неподалеку откачка соляного раствора и обрушение старых глубоких выработок.

Неожиданное обрушение в селе Рундж (северная Индия) в 1970 г. совершенно не связано с деятельностью человека. 21 ноября в начале ночи жители этого села были разбужены оглушительным грохотом, их дома вибрировали. Выбежав на улицу, люди обнаружили, что в середине поля, которое еще накануне вечером было покрыто бамбуком, образовалась глубокая зияющая яма шириной около 18 м и глубиной 12 м. Дно ямы было заполнено слоем обломков, толщина которого оказалась достаточной, чтобы завалить по самые верхушки бамбуковые посадки высотой 15 м. Село было построено на вулканических лавах, под которыми на глубине около 100 м залегал соляной пласт. Грунтовые воды, просачиваясь через соль в течение многих лет, растворяли ее, что привело к образованию большой полости, кровлей которой служили перекрывающие лавы. Постепенно пласт за пластом слои вулканических образований падали в пустоту, в конце концов обруше- ч ние достигло земной поверхности и поглотило бамбуковые посадки. Возможно, обрушение в Рундже является предвестником более крупных опасностей в будущем. Во всяком случае, в Канаде есть данные о гораздо более грандиозных обрушениях в геологическом прошлом. Прерии в провинции Саскачеван подстилаются обширными отложениями соли. Основная толща мощностью 120–200 м залегает на глубине больше 1,5 км. Растворение соли естественно циркулирующей грунтовой водой вызвало локальное обрушение перекрывающих пластов. Озеро" Кратер в 160 км к северо-востоку от города Реджайначлежит во впадине, образовавшейся в результате такого обрушения. Оно имеет форму почти правильного круга диаметром более 200 м, глубина его в связи с накоплением осадков сейчас составля т всего 150 м. Вокруг озера прослеживаются цилиндрические разломы с вертикальным сдвигом примерно на 60 м. Распределение поверхностных осадков показывает, что это движение осуществлялось в^ течение различных ледниковых периодов примерно миллион лет назад.

Еще более древним является проседание в Розтауне, в 160 км к юго-западу от города Саскатун; этот процесс, очевидно, доледниковый. Депрессия Розтаун заполнена ледниковыми отложениями, и в настоящее время никаких следов былого обрушения на земной поверхности усмотреть невозможно, однако масштабы его были гигантскими. Поверхность земли просела здесь на глубину свыше 900 м на участке с поперечными размерами более 19 км. При помощи глубоких скважин было показано, что соляные пласты, залегающие на глубине 1,5 км, как раз под территорией Розтауна отсутствуют, а в тех местах, где они должны были бы находиться, скважины вскрыли только массы обрушенной породы. 26 марта 1879 г. в Мид-Каунти (штат Канзас) в результате обрушения образовалась пропасть с крутыми стенками диаметром около 60 м. Следы телег, оставленные три недели назад, были отчетливо видны по обе стороны пропасти. Это еще один пример последствий подземного растворения соли. Той же причиной объясняется и ночное исчезновение железнодорожной станции Розел. Здесь яма, образовавшаяся в результате обрушения, имела глубину 20 м и площадь 4000 м 2. Она сразу же заполнилась водой, и от железнодорожной станции, а также от нескольких зданий не осталось никаких следов. Эти два случая обрушения представляют собой чисто природные процессы; они чрезвычайно трудно поддаются предсказанию на основании каких-либо геологических данных. Гораздо более определенно можно ожидать обрушения, вызванного вмешательством человека, особенно откачиванием соленых грунтовых вод из пластов соли, однако и в этих случаях точное место возможного проседания указать трудно. Откачивание грунтовых вод при добыче нефти в районе озера Сауэр (штат Техас), несомненно, ускорило подземное растворение соли. Утром 9 октября 1929 г. произошло крупное обрушение. Оно началось с образования небольшого углубления, стенки которого затем стали проседать, и за 5 ч глуб на ямы достигла почти 30 м