Тони Уолтхэм - Катастрофы: неистовая Земля

Наиболее знаменитые случаи проседания связаны с добычей соли в графстве Чешир (Англия); они поистине катастрофичны. Чеширская равнина — это однообразная плоская территория, которая простирается примерно на 30 км между холмами северного Уэльса на западе и Пеннинскими горами на востоке. Отметки рельефа редко превышают 150 м. На равнине расположено множество небольших озер. Считают, что они представляют собой заполненные водой впадины, которые образовались вследствие проседания, вызванного растворением соли на глубине. Эти мелкие прогибы имеют ширину до 200 м и глубину до 10 м. Проседание и обрушение в этом районе регулярно отмечались начиная с 1533 г., когда произошло проседание в Комбермире. Соляные пласты впервые были открыты здесь в 1670 г. (в ходе поисков угля), и с тех пор стала развиваться соледобывающая промышленность, причем основные предприятия концентрировались вокруг городов Нортуич и Уинсфорд.

Поверхностные слои в районе города Нортуич представлены песками и плейстоценовыми валунными глинами ледникового или межледникового происхождения. Этот слой неконсолидированных осадков по мощности составляет в среднем около 15 м и полностью скрывает подстилающие кейперские мергели триасового возраста. Кейперский ярус мощностью около 1200 м сложен главным образом рыхлыми алевролитами, глинами, сланцами, песчаниками. Соль в этих породах приурочена к двум горизонтам, известным как Соленосные слои. Мощность верхних Соленос-ных слоев составляет более 300 м, а нижних — в среднем 200 м. Вся толща триасовых пород образует пологую синклинальную складку, погруженную к югу. Поскольку соль легко растворяется, Соленосные слои не обнаружены в зоне грунтовых вод непосредственно под плейстоценовым покрытием, здесь соль вымыта вплоть до глубины 75—140 м. Последующее обрушение этих отложений вызывает образование просадочных озер.

Все случаи проседания на Чеширской равнине непосредственно связаны с растворением пластов соли. Начиная с последнего отступления ледника, которое произошло примерно 10 000 лет назад, грунтовые воды текли по соляным пластам и выходили на поверхность в виде мощных соляных источников. Эти источники использовались для добычи соли еще со времен, предшествовавших Римской империи, однако в XVII веке с внедрением откачки рассолов они пересохли. Добыча соли из недр началась в 1682 г. Были вырыты, главным образом в XVIII и XIX столетиях, сотни небольших шахт. Эти шахты имели такую конструкцию, что их надо было бросать после совсем короткого периода эксплуатации. При этом для поддержки кровли нередко оставляли не более 10 % соли, что было явно недостаточно- и делало обрушение неизбежным. В XVII веке добычу вели и так называемым «диким способом», т. е. выкачиванием рассола — грунтовых вод, насыщенных солью. Вскоре было выяснено, что наиболее продуктивными оказались те скважины, которые вошли в природные потоки рассола, в кровлю соляных пластов вдоль линии проседания. Еще более богатой оказалась так называемая «вторичная добыча», которую стали практиковать с середины XIX века. Она заключается в откачке рассола из затопленных заброшенных выработок. Но, будучи очень выгодным для промышленников, этот метод вызывает быстрое разрушение тех немногих соляных целиков, которые были оставлены в шахте для поддержки кровли, что приводит к обрушению шахт.

Эти дешевые, но опасные методы добычи соли в настоящее время вытеснены более современными. Начиная с 1930 г. проводится контролируемая откачка рассола. Пресную воду нагнетают в сухую (и потому водонепроницаемую) каменную соль и затем откачивают образовавшийся рассол. Размер полости тщательно контролируется, утечка воды минимизируется продуманной системой расположения скважин. Когда полость достигает максимального допустимого размера, ее заполняют твердой пустой породой, например известковыми отходами близлежащих химических предприятий. Максимальное количество извлекаемой соли составляет всего 25 %, поэтому опасности проседания нет. Обрушений не бывает и в том случае, если при забойной добыче оставляют в качестве целиков по крайней мере 30 % соли, как это делается, например, с 1928 г. в копях Медоубэнк близ Уинсфорда. Не удивительно, что бесконтрольная разработка, проводившаяся в основном с 1780 по 1930 г., привела к наиболее обширным проседаниям и обрушениям. Отдельные шахты почти всегда были небольшими, и каждая из них действовала до тех пор, пока кровля не начинала проваливаться. Затем шахту оставляли, вскоре она заполнялась водой, которая подтачивала соляные столбы, что приводило к обрушению пород кровли и к проседанию поверхности земли над шахтой. Воронка обрушения в свою очередь заполнялась водой, что создавало дополнительную опасность для соседних шахт.

Самое позднее крупное проседание соляной разработки произошло в 1928 г. и повлекло за собой обрушение шахты Аделаида-Майн — последней действовавшей шахты в Нортуиче. Озера, образовавшиеся во впадинах проседания, называются в этой местности «провалами». Они являются непосредственным результатом неконтролируемой добычи. Провал Уиттон, образовавшийся в 90-х годах XVIII века в Нортуиче, и провалы Верхний и Нижний, появившиеся в 20-х годах XIX века в Уинсфорде, были самыми большими; площадь каждого из них более 4000 м 2. Низкий рельеф местности способствовал их непрерывному расширению по мере откачки рассола. Особенные затруднения причинял провал Уиттон, поскольку он образовался в центре главного промышленного района того времени.

Подобные озера могут развиваться даже в нескольких километрах от места откачки. При этом максимальное растворение соли, очевидно, происходит там, где пресная вода впервые попадает в соляные пласты. Примером такого «отдаленного проседания» является процесс в районе Биллингс-Грин, где начиная с 1900 г. десятки гектаров сельскохозяйственных земель подверглись проседанию и затоплению; сильно пострадали и транспортные пути.

Проседание грунтов деформирует дренажные системы на соляных месторождениях и заставляет постоянно их ремонтировать. Проседанием было вызвано и обрушение набережной канала в Нортуиче 21 июля 1907 г.; при этом канал полностью пересох и многие баржи остались на мели. Железнодорожная линия между городами Кру и Ливерпуль была проложена в Уинсфорде в 1866 г. на уровне грунта, однако непрерывные оседания и соответствующее регулирование положения рельсов привели к тому, что к 1882 г. линия оказалась на насыпи высотой 9,2 м.

Во второй половине XIX века был сильно разрушен Данкерк — пригород Нортуича. Данкерк в то время являлся центром разработки соляных месторождений и откачки рассола.

К 1830 г. провал Уиттон уже вполне оформился и в него впадал ручей Уинчем. Дома, дороги, каналы и соляные выработки продолжали непрестанно разрушаться, и в 1880 г. эту местность описывали так: «Одни дома нависают над улицей на два фута, другие наклонены в сторону соседних домов и опрокидывают их. Участок длиной 1000 футов и такой же ширины быстро опустился на глубину 40 или 50 футов в средней своей части. Почти 400 домов и прочих сооружений общей стоимостью свыше 100 000 фунтов стерлингов более или менее серьезно повреждены в результате проседания грунта. Район катастроф с каждым годом разрастается».