Катастрофические процессы и рельефообразование




В истории Земли было много событий, считающихся катастрофическими: падение метеоритов, землетрясения, вулканические извержения, цунами, обвалы и оползни, наводнения, селевые потоки и др. Резкие смены отмечались в развитии растительности и животного мира. Имеющиеся сведения о быстро про­текающих природных процессах воспринимались да и воспринимаются, как нетипичные или даже аномальные явления в общей картине развития Земли. Сложилось мнение, что катастрофические явления могут быть лишь в населенных областях, причем только при определенных величинах причиненного ими ущерба. На самом деле быстрые и существенные изменения всего природного комплекса той или иной территории или отдельных его частей также являются катастрофами, если даже они не принесли материального ущерба и обошлись без человеческих жертв.

Катастрофические процессы происходили на Земле задолго до появления человека, происходят и сейчас. Вмешательство человека в напряженное состояние природы лишь усугубило эту проблему.

В отечественной и зарубежной литературе встречаются разнообразные термины, обозначающие природные катастрофические явления, например "стихийные бедствия", "природные катастрофы", "опасные процессы" и др.

Наиболее сложным в использовании и запутанным оказался смысл понятия "катастрофа". Катастрофой в широком понимании называют внезапные стихийные бедствия или события, влекущие за собой тяжелые последствия. Стихийные бедствия связаны с экстремальными событиями, которые превосходят обычную способность социальной системы отражать, поглощать или смягчать их. В геоморфологии катастрофа — это скачкообразное изменение гео­морфологических систем. Таким образом, термины "катастрофа" и "стихийное бедствие" принадлежат к разным смысловым категориям.

История изучения природных катастроф берет начало в VIII— X вв., когда в летописях стали отмечать необычные природные явления. Как научная концепция эта проблема сформировалась в XVIII-XIX вв.

Э. Кант в 1754 г. высказал важную для понимания развития рельефа мысль о том, что малозаметные явления и процессы, накапливаясь во времени и увеличивая, как мы сейчас говорим, напряженность процессов, приводят к грандиозным переворотам и изменениям в рельефе.

Математический анализ закономерностей проявления редких и неожиданных событий привел к появлению в первой половине XX в. "теории катастроф". Ее основные положения были рассмотрены В.И. Арнольдом (1990), в книге которого, помимо математического обоснования, находится обзор обширной литературы по этой проблеме.

В этой теории катастрофами названы скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий. Следовательно, в применении к процессам релъефообразования катастрофаскачкообразное изменение геоморфологической системы. Причинами скачкообразных изменений могут служить плавные изменения внешних условий.

В конце XX в. в теории динамической геоморфологии получила развитие концепция критических состояний или пороговых значений. Выяснилось, что переходы через пороговые значения усложняют и изменяют структуру геоморфологических систем. Такие переходы часто приобретают катастрофический характер. Однако, наряду с катастрофическими, существуют процессы, не преобразующие всю геоморфологическую систему, хотя и выражающиеся в экстремальной форме. Их относят к опасным геоморфологическим процессам. Так же, как и катастрофические, опасные процессы учитывают при выделении зон риска.

Важной особенностью развития подобных процессов является непременная стадия их подготовки. Она может быть как очень короткой, так и весьма продолжительной. Это зависит от устойчивости рельефа конкретной территории и от напряженности процессов рельефообразования. Последняя связана с объемом переносимого обломочного материала, "набором" процессов, их повторяемости. Природные катастрофы обычно вызывают цепочку последовательно или лавинно развивающихся других процессов. Некоторые из них являются мгновенными, другие же обладают отдаленным эффектом.

Среди наиболее опасных и быстро развивающихся процессов выделяют сейсмические и вулканические.

В конце мая 1970 г. в Перуанских Андах произошло землетрясение с магнитудой 7,7, в результате которого в рельефе произошли существенные изменения: с северного склона горы Уаскараи (6768 м) сорвался обвал объемом около 50 млн м3, состоящий из обломков скал, льда и глины. Этот поток прошел расстояние в 15 км до г. Юнгай со скоростью 320—450 км/ч. На своем пути он преодолел гребни гор высотой 140 м; глыбы весом в несколько тонн были отброшены на тысячи метров. Один из очевидцев писал, что гребень приближающегося вала высотой не менее 80 м кончался чем-то вроде клуба пены, как у океанских волн.

Селевые потоки (рис. 68) несут большое количество пепла, почвы и камней, смешанных с водой, на большой скорости.

Рис. 68. Селевой поток

Так, во время извержения Пинатубо было унесено несколько кубических километров пепла проливными дождями тайфуна Юня. Такое явление происходит ежегодно во время муссонов. В 1919 г. при разливе озера в кратере Келут (Ява), образовавшегося при последнем извержении, сошел сель, унесший более 5000 жизней. В 1985 г. извержение вулкана Невадо-дель-Руиз(Колумбия) растопило ледник на его вершине, вызвав огромный сель, накрывший город Армеро, расположенный в 50 км от вулкана, и 22000 его жителей. Подледниковые извержения могут также вызвать сели. Такой сель, нанесший значительный ущерб югу острова, образовался в 1996 г. под ледником Ватнаекюдль (Исландия), неся потоки грязи высотой 4-5 м, объемом 45000м кубических.

Кроме сейсмических и вулканических явлений, к процессам практически мгновенного воздействия на рельеф относится космическая "бомбардировка" Земли метеоритами. В динамической геоморфологии этот процесс отнесен к категории ударно-взрывных процессов. За последние 500 млн лет на Землю упало более 5000 метеоритов, способных образовывать кратеры диаметром бо­лее 5 км. Сейчас на Земле насчитывают около 80 астроблем (преобразованных последующими экзогенными процессами древних метеоритных кратеров). Один из первых кратеров, обнаруженных и детально описанных учеными, — Аризонский метеоритный кратер, образовавшийся около 50 тыс. л.н. при падении крупного железного метеорита. По размерам кратер относится к числу средних. Его чашеобразная впадина диаметром 1,2 км окаймлена валом высотой 45—50 м. Внешние склоны вала пологие, внутренние — крутые. Глубина кратера 174 м (рис. 69).

Рис. 69. Астроблема Швайнг (Южная Африка) имеет диаметр 1.2 км; время ее образования 220 000 лет. Хорошо видны цокольный кольцевой вал высотой 60 м. и уплощенное дно, покрытое глинистыми соленосными отложениями четвертичного периода

Самой же древней является астроблема Вредефорд-Ринг, расположенная в Южной Африке. Возраст ее оценивается в 1,9 млрд лет. За это невообразимо долгое время она оказалась значительно преобразованной процессами метаморфизма и денудации. Судя по зоне деформации днища, астроблема обладала первичным диаметром в 140 км, что предполагает поперечник создавшего ее космического тела в 350—500 м. Столкновение его с Землей вызвало дробление, переплавление и движение вещества Земли до глубины в несколько километров. Падение космических тел таких размеров безусловно влияло на морфологию и устойчивость земной поверхности радиусом 1000—1500 км, вызывая землетрясения, перестройку речной сети, развитие вулканизма и др.

В России обнаружены две крупные астроблемы — Попигайская и Карская. Попигайская астроблема расположена на севере Среднесибирского плоскогорья. Ее котловина, преобразованная эрозией и денудацией, имеет диаметр почти 75 км. Во многих местах котловина заболочена, но кое-где на ее поверхности обнаруживаются полукольцевые гряды высотой до 100 м. Во внутренней части Попигайской астроблемы наблюдается центральное поднятие диаметром 10—15 км с относительной высотой 400—800 м. В ней обнажаются породы кристаллического фундамента Среднесибирского плоскогорья. Следовательно, при своем падении метеорит пробил всю толщу осадочных пород мощностью 1200 м и разрушил часть подстилающих ее кристаллических пород. Энергия такого взрыва превосходила все, что известно о вулканических извержениях, примерно в 1000 раз.

Промежуточное положение в ряду опасных и катастрофических процессов занимают гигантские морские волны цунами ( рис. 70).

Рис. 70. Цунами

На суше примерами быстрых и часто катастрофических гравитационных процессов служат обвалы, оползни и снежные лавины (рис. 71-72).

В горных областях нередко наблюдаются быстрые подвижки льда — сёрджи. Они известны в Гималаях, Альпах, на Скандинавском нагорье, на Аляске и в других горных регионах. Их также относят к катастрофическим процессам.

Значительные деформации рельефа происходят при паводках и наводнениях, чаще всего наблюдаемых там, где водный поток большую часть года отсутствует, а затем, внезапно появившись, производит огромную работу. Это явление характерно для семиаридных и аридных областей. Значительные деформации рельефа в горах связаны с селями. В гумидных областях роль паводков и наводнений несколько иная. Резкое потепление в мае 1993 г. привело к сильному наводнению в северной половине Восточно-Европейской равнины. Например, р. Сухона изменила направление стока и потекла вспять — в Кубенское озеро.

Рис. 71. Снежная лавина

Рис.72. Оползни

Флювиальные катастрофы на равнинах происходили и в прошлом. Так, за 4000 лет отмечено более 1500 изменений положения устьевой части р. Хуанхэ. Общая ширина пояса миграции составила почти 450 км. В каждое из таких наводнений огромные площади заносились илом и песком, уничтожались посевы, луга, населенные пункты.

Рис. 73. Тропический циклон

К катастрофическим изменениям в рельефе приводят ураганы, самумы, смерчи и торнадо, тропические циклоны (рис. 73-74).

Рис. 74. Тропический циклон (вид из космоса)

В рельефе сохраняются следы разнообразных геоморфологических катастроф прошлого, начиная от следов крупных землетрясений, гигантских цунами и кончая невероятными по силе потоками, возникавшими при быстром спуске воды из озер и небольших морей. К этому следует добавить недавно выявленные водно-каменно-ледовые потоки, образующиеся при неустойчивом режиме развития горных ледников. К результатам деятельности таких потоков относится недавняя (2002) Геналдонская катастрофа на Кавказе (рис.75).

Рис. 75. Зона аккумуляции ледово-водно-каменного потока 20 сентября 2002 г. в Кармадонской котловине и образовавшиеся временные озера. Космический снимок QuickBird через 5 дней после катастрофы.

 

В результате ледового обвала со склонов г. Джимарай-хох в тыловую часть ледника Колка возник ледово-каменный поток, который прошел 19 км по долине р. Геналдон со скоростью до 180 км/ч. Движение потока происходило вдоль склона долины с набором, а не уменьшением высоты. После остановки этого потока у Скалистого хребта грязекаменный сель прошел еще 17 км. Площадь аккумулятивного ледового тела в районе Кармадонских ворот составила 2,1 км2, длина 3,6 км, а толщина достигала 135—140 м, при средних значениях около 60 м. Объем ледового тела составил около 115 млн м3, а селевых отложений — 3—5 млн м3.

Наиболее важными направлениями в изучении опасных и катастрофических процессов являются: 1) происхождение и условия их возникновения; 2) длительность и режим процессов; 3) определение развития цепочки следствий. Меры защиты или предупреждения катастрофических процессов могут вырабатываться только после получения этих данных и для каждого региона должны быть индивидуальными. Различия в средних и экстремальных скоростях действующих природных процессов рельефообразования существенны (табл.2).



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: