8.2. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью подземных вод

Основным процессом этой группы является суффозия, под которой понимается перемещение мелких частиц в горной породе фильтрационными потоками подземных вод и вынос их из породы. Суффозия, хотя и развивается медленно, является неблагоприятным процессом – разрыхляет горные породы, уменьшает их плотность. Впоследствии же плотность пород может увеличиваться под действием веса вышезалегающих пород или сооружений. При этом на поверхности могут образовываться понижения, осадки сооружений. Суффозия на склонах может активизировать эрозионные и оползневые процессы.

Основными условиями развития суффозии являются следующие:

• неоднородность состава породы, при которой возможно передвижение более мелких частиц среди более крупных;

• градиенты потока, вызывающие образование повышенных скоростей фильтрации воды;

• наличие области выноса, разгрузки водного потока от мелких частиц при выходе его на поверхность в основании склонов, в котлованах, карьерах, подземных выработках.

Все эти условия на территории Западной Сибири присутствуют.

Многочисленные проявления суффозии отмечены в долинах рек Оби, Иртыша, Надыма, Пуpa, Таза. Значительно реже проявляется суффозия в долине Енисея, имеющей другое геологическое строение, где на многих участках верхняя часть геологического разреза сложена плотными, сцементированными породами. Геологический разрез в Западной Сибири представлен молодыми песчано-глинистыми породами, рыхлыми, неоднородными, что весьма благоприятно для суффозионного выноса. Значительно активизируется суффозия при резких спадах уровней половодных и паводковых вод, которые, как отмечалось выше, достигают больших величин. При этом резко возрастают градиенты напора подземного потока на склонах и вынос тонкодисперсных частиц. Установлено, что наиболее активный вынос частиц пород происходит на контакте песчаных и глинистых толщ.

Кроме суффозии, в результате деятельности подземных вод в Западной Сибири развивается набухание, засоление, усадка пород, оседание поверхности, плывунные явления, которые изучены слабо [34].

8.3. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью поверхностных и подземных вод

Основными процессами этой группы в Западной Сибири являются заболачивание и болота и просадочные процессы и явления.

Заболачивание. Западная Сибирь – это регион, где процессы заболачивания, формирование болот и торфонакопления протекают с интенсивностью, как ни в одном другом регионе Земного шара. По данным Нейштадт М.И. (1971) степень заторфованности Западной Сибири 11,5%. Степень заболоченности центральной части Западной Сибири – 40%. Степень заболоченности Сургутского и Кондинского полесья, Васюганья достигает 70–75% и более.

Подробно процесс заболачивания в целом охарактеризован в гл. 6 настоящего пособия. Ниже приводятся зональные особенности развития разных типов болот в Западной Сибири. Здесь отчетливо обосабливаются следующие широтно ориентированные болотные зоны с определенной степенью заболоченности и заторфованности, типом и интенсивностью болотообразовательного процесса [34].

• Зона полигональных минеральных травяно-гипновых, травяных и сфагновых болот расположена в пределах тундровой зоны. Болота здесь приурочены к плоским понижениям на междуречьях, морским и речным террасам. Болота в зоне занимают до 40% территории. Средняя мощность торфа 0,1 – 0,5 м, очень редко – до 3–5 м. Торфа болот слаборазложившиеся, с повышенной зольностью, преимущественно низинного типа.

• Зона плоскобугристых сфагновых, травяно-гипновых и лишайниковых болот приурочена к южной тундре и лесотундре. Болота здесь занимают до 50% площади. Мощность торфа в среднем 1,5–2,5 м редко на буграх – до 2,5–3,5 м. Степень разложения торфа не более 30%, немного увеличивается в придонном слое.

• Зона крупнобугристых кустарниково-сфагновых и лишайниковых болот расположена в пределах северной тайги. Заболоченность зоны более 50% площади. Характерной особенностью зоны является широкое распространение на болотах крупных торфяных бугров высотой 3–5 м, иногда до 10–12 м, значительной площадью (до нескольких десятков, а иногда и сотен кв. м). Мощность торфа на буграх до 4–5 м. Степень разложения торфа невысокая.

• Зона выпуклых сфагновых болот расположена в пределах центральной и южной тайги. Болота занимают здесь от 40 до 60%, а кое-где и больше.

На севере зоны расположена подзона верховых озерных и озерково-грядово-мочажинных болот. Заболоченность здесь до 60%, мощность торфа 3,5–4 м. В этой подзоне много озер разного размера. Южнее располагается подзона верховых грядово-озерковых и грядово-мочажинных болот. Здесь развиты верховые сосново-сфагновые болота со слаборасчлиненным микрорельефом, низинные осоково-гипновые болота с разным микрорельефом, иногда с длинными грядами с березой и сосной и низинные грядово-мочажинные сильноувлажненные болота. Еще южнее расположена подзона верховых грядово-кустарниково-сфагновых, переходных осоково-сфагновых и низинных древесно-осоковово-гипновых болот. В пределах этой зоны болота отличаются более мощной торфяной залежью. На территории Обь-Иртышского междуречья мощность торфа часто достигает 6–7 м, в бассейне р.Васюган встречена мощность торфа до 11 м [5]. Преобладают верховые болота и торфа. В южной части зоны широко распространенны низинные болота и торфа.

• Зона плоских травяно-гипновых и травяных болот расположена на юге тайги, в лесостепи и степи. Заболоченность изменяется здесь с севера на юг от 40 до 20%, т.к. на юге Западной Сибири уменьшается количество атмосферных осадков и увеличивается величина испарения. В этой зоне выделяются: подзона низинных травяно-гипновых болот с рямами, среди которых встречаются и верховые и переходные сосново-сфагновые болота. Эта подзона занимает южную тайгу.

В лесостепи и степи расположена подзона низинных займищных тростниково-осоковых болот, расположенных на слабоводопроницаемых, часто засоленных горных породах. Наиболее переувлажнены болота, расположенные в речных старицах и озерных котловинах. Среди низинных болот этой подзоны встречаются небольшие верховые сильновыпуклые сфагново-кустарниково-сосновые болота – рямы. Мощность торфа на таких рямах достигает 5–7 м. В целом же для всей этой зоны характерна небольшая мощность торфа – до 2–3 м на севере и 1–1,5 м на юге.

На территории Западной Сибири в процессе болотообразования участвуют все факторы этого процесса (гл. 6), но роль каждого из них изменяется в разных районах. Поэтому степень и типы заболоченности в регионе различны. В настоящее время процесс заболачивания в регионе прогрессирует [34], хотя в отдельных местах отмечается и деградация (отступление, уменьшение площади) болот. Последнее объясняют в основном активными современными положительными тектоническими движе-ниями, увеличением сухости климата и инженерной деятельностью человека. Заболачивание и болота являются неблагоприятным фактором для хозяйственной деятельности человека, освоения региона. Поэтому при строительстве разных сооружений, исполь-зования участков болот в сельскохозяйственных целях проводятся довольно сложные осушительные работы или выторфовывание. Но поскольку болота представляют очень ценные для природы экосистемы (питают реки региона, создают определенные типы ландшафта), выбор мероприятий при освоении заболоченных территорий Западной Сибири должен быть основан на тщательных всесторонних исследованиях этого процесса.

Просадочные процессы и явления в лессовых породах. Просадочные процессы, под которыми донимают уплотнение пород, уменьшение их в объеме под действием собственного веса или какого-то давления при их обводнении, развиваются в лессах и лессовых или облессованных породах. Типичных лессов в Западной Сибири нет. Лессовые же породы широко распространены в верхней части геологического разреза на юге региона на междуречьях Тобола, Иртыша, Ишима, в Новосибирском Приобье, в Барабинской и Кулундинской степях. Лессовые (облессованные) породы встречаются на хорошо дренированных повышенных участках и в центральной части Западной Сибири. Лессовые породы, в отличие от лессов, имеют другой генезис – элювиальный, делювиальный, аллювиальный – и несколько отличаются по физико-механическим свойствам. Лессовые породы – это желто-бурые, палевые пылеватые однородные суглинки, реже супеси. Характерные признаки их – макропористость, пониженные плотность и влажность. В них преобладают неводопрочные структурные связи – коагуляционные и цементационные с легко- и среднерастворимыми солями. При взаимодействии с водой эти структурные связи быстро разрушаются, а повышенная пористость и пониженная плотность способствуют оплыванию макропор, дополнительному уплотнению. Этот процесс вызывает деформации сооружений, возведенных на них, и формирование локальных понижений в рельефе поверхности, затрудняет строительство в южных районах региона – Новосибирской, Омской областях и Алтайском крае.

Лессовые породы Западной Сибири могут быть как просадочными, так и непросадочными. Непросадочные лессовые породы развиты преимущественно в центральной части Западной Сибири, но на некоторых повышенных хорошо дренированных участках по нашим данным [5] проявляют просадочность 1 типа. Для южных районов региона характерны и 1 тип (просадка до 5 см под действием веса вышезалегающих пород) и 2 тип (просадка под действием вышезалегающих пород больше 5 см) грунтовых условий по просадочности. Увлажнение лессовых пород может происходить за счет подъема уровня грунтовых вод, формирования техногенных водоносных горизонтов, обводнения пород за счет различных техногенных утечек.

Мощность лессовых пород в центральной части – до 10 м, на юге региона значительно больше. Лессовые породы относятся к легкоразмываемым породам, поэтому на участках их распространения активно развиваются процессы оврагообразования и речной эрозии.