КАТАСТРОФІЧНІ ПРОЦЕСИ І РЕЛЬЄФОУТВОРЕННЯ

В історії Землі було багато подій, що вважаються катастрофічними: падіння метеоритів, землетруси, вулканічні виверження, цунамі, обвали і зсуви, повені, селеві потоки і ін. Різкі зміни відзначалися в розвитку рослинності і тваринного світу (див. Гл. 22). Наявні відомості про швидко протікають природні процеси сприймалися та й сприймаються, як нетипові або навіть аномальні явища в загальній картині розвитку Землі. Склалася думка, що катастрофічні явища можуть бути лише в населених областях, причому тільки за певних величинах заподіяної ними шкоди. Насправді швидкі і суттєві зміни всього природного комплексу тієї чи іншої території або окремих його частин також є катастрофами, якщо навіть вони не принесли матеріального збитку і обійшлися без людських жертв.

Катастрофічні процеси відбувалися на Землі задовго до появи людини, відбуваються і зараз. Втручання людини в напружений стан природи лише посилило цю проблему.

У вітчизняній і зарубіжній літературі зустрічаються різноманітні терміни, що позначають природні катастрофічні явища, наприклад «стихійні лиха», «природні катастрофи», «небезпечні процеси» і ін.

Найбільш складним у використанні і заплутаним виявився сенс поняття «катастрофа». Катастрофою в широкому розумінні називають раптові стихійні лиха або події, що тягнуть за собою важкі наслідки. Стихійні лиха пов'язані з екстремальними подіями, які перевершують звичайну здатність соціальної системи відображати, поглинати або пом'якшувати їх. У геоморфології катастрофа - це стрибкоподібне зміна геоморфологічних систем. Таким чином, терміни «катастрофа» і «стихійне лихо» належать до різних смисловим категоріям.

Історія вивчення природних катастроф бере початок в VIII-X ст., Коли в літописах стали відзначати незвичайні природні явища. Як наукова концепція ця проблема сформувалася в XVIII-XIX ст.

Е. Кант в 1754 р висловив важливу для розуміння розвитку рельєфу думка про те, що малопомітні явища і процеси, накопичуючись в часі і збільшуючи, як ми зараз говоримо, напруженість процесів, призводять до грандіозних переворотів і змін в рельєфі.

Математичний аналіз закономірностей прояву рідкісних і несподіваних подій привів до появи в першій половині XX в. «Теорії катастроф». Її основні положення були розглянуті В. І. Арнольдом (1990), в книзі якого, крім математичного обґрунтування, знаходиться огляд великої літератури з цієї проблеми.

У цій теорії катастрофами названі стрибкоподібні зміни, що виникають у вигляді раптової відповіді системи на плавну зміну зовнішніх умов. Отже, в застосуванні до процесів рельефо- освіти катастрофа - стрибкоподібне зміна геоморфологической системи. Причинами стрибкоподібних змін можуть служити плавні зміни зовнішніх умов.

В кінці XX в. в теорії динамічної геоморфології отримала розвиток концепція критичних станів або порогових значень. З'ясувалося, що переходи через порогові значення ускладнюють і змінюють структуру геоморфологічних систем. Такі переходи часто набувають катастрофічного характеру. Однак, поряд з катастрофічними, існують процеси, які не змінюють всю геоморфологическую систему, хоча і виражаються в екстремальній формі. Їх відносять до небезпечних геоморфологическим процесам. Так само, як і катастрофічні, небезпечні процеси враховують при виділенні зон ризику.

Важливою особливістю розвитку подібних процесів є неодмінна стадія їх підготовки. Вона може бути як дуже короткою, так і тривалою. Це залежить від стійкості рельєфу конкретної території та від напруженості процесів рельефообразова- ня. Остання пов'язана з обсягом переноситься уламкового матеріалу, «набором» процесів, їх повторюваності. Природні катастрофи зазвичай викликають ланцюжок послідовно або лавинно розвиваються інших процесів. Деякі з них є миттєвими, інші ж мають віддаленим ефектом.

Серед найбільш небезпечних і швидко розвиваються процесів виділяють сейсмічні і вулканічні. Приклади їх впливу на рельєф наведені в гл. 6 і 7. На додаток до сказаного в цих розділах наведемо ще один приклад.

В кінці травня 1970 року у Перуанських Андах стався землетрус з магнітудою 7,7, в результаті якого в рельєфі відбулися істотні зміни: з північного схилу гори Уаскаран (6768 м) зірвався обвал обсягом близько 50 млн м 3 складається з уламків скель, льоду і глини. Цей потік пройшов відстань у 15 км до м Юнга зі швидкістю 320-450 км / год. На своєму шляху він подолав гребені гір висотою 140 м; брили вагою в кілька тонн були відкинуті на тисячі метрів. Один з очевидців писав, що гребінь наближається вала висотою не менше 80 м кінчався чимось на зразок клубу піни, як у океанських хвиль.

Крім сейсмічних і вулканічних явищ, до процесів практично миттєвого впливу на рельєф відноситься космічна «бомбардування» Землі метеоритами. У динамічної геоморфології цей процес віднесений до категорії ударно-вибухових процесів. За останні 500 млн років на Землю впало більше 5000 метеоритів, здатних утворювати кратери діаметром понад 5 км. Зараз на Землі налічують близько 80 астроблем (перетворених наступними екзогенними процесами древніх метеоритних кратерів). Один з перших кратерів, виявлених і детально описаних вченими, - Арізонський метеоритний кратер, що утворився близько 50 тис. Л.М. при падінні великого залізного метеорита. За розмірами кратер відноситься до числа середніх. Його чашеобразная западина діаметром 1,2 км облямована валом висотою 45-50 м. Зовнішні схили валу пологі, внутрішні - круті. Глибина кратера 174 м (рис. 23.1).

Самою ж древньої є астроблема Вредефорд-Ринг, розташована в Південній Африці. Вік її оцінюється в 1,9 млрд років. За це неймовірно довгий час вона виявилася значно перетвореної процесами метаморфізму і денудації. Судячи з зоні деформації днища, астроблема володіла первинним діаметром в 140 км, що передбачає діаметр створив її космічного тіла в 350-500 м. Зіткнення його з Землею викликало дроблення, переплавлені і рух речовини Землі до глибини в кілька кілометрів. Падіння космічних тіл таких розмірів безумовно впливало на морфологію і стійкість земної поверхні радіусом 1000-1500 км, викликаючи землетруси, перебудову річкової мережі, розвиток вулканізму і ін.

Метеоритний кратер в Арізоні (США), (фото з відстані 1000 м)

Мал. 23.1. Метеоритний кратер в Арізоні (США), (фото з відстані 1000 м)

У Росії виявлено дві великі астроблема - Попигайського і Карська. Попигайського астроблема розташована на півночі Среднесибирского плоскогір'я. Її улоговина, перетворена ерозією і денудацією, має діаметр майже 75 км. У багатьох місцях улоговина заболочена, але подекуди на її поверхні виявляються напівкільцеві гряди висотою до 100 м. У внутрішній частині Попигайського астроблема спостерігається центральне підняття діаметром 10-15 км з відносною висотою 400-800 м. Цікаво відзначити, що в ній оголюються породи кристалічного фундаменту Среднесибирского плоскогір'я. Отже, при своєму падінні метеорит пробив всю товщу осадових порід потужністю 1200 м і зруйнував частину подстилающих її кристалічних порід. Енергія такого вибуху перевершувала все, що відомо про вулканічних виверженнях, приблизно в 1000 разів.

Проміжне становище в ряді небезпечних і катастрофічних процесів займають гігантські морські хвилі цунамі (див. Гл. 7).

На суші прикладами швидких і часто катастрофічних гравітаційних процесів служать обвали, зсуви і снігові лавини (див. Гл. 13).

У гірських областях нерідко спостерігаються швидкі зрушення льоду - Серджіо. Вони відомі в Гімалаях, Альпах, на Скандинавському нагір'я, на Алясці і в інших гірських регіонах. Їх також відносять до катастрофічних процесів.

Значні деформації рельєфу відбуваються при паводках і повенях, найчастіше спостерігаються там, де водний потік більшу частину року відсутня, а потім, раптово з'явившись, виробляє величезну роботу. Це явище характерне для семіарідних і аридних областей. Значні деформації рельєфу в горах пов'язані з селями (див. Гл. 14, рис. 14.7). В гумідних областях роль паводків і повеней дещо інша. Різке потепління у травні 1993 року призвело до сильної повені в північній половині Східно-Європейської рівнини. Наприклад, р. Сухона змінила напрямок стоку і потекла назад - в Кубенское озеро.

Флювіальні катастрофи на рівнинах відбувалися і в минулому. Так, за 4000 років відзначено понад 1500 змін положення гирлової частини р. Хуанхе. Загальна ширина пояса міграції склала майже 450 км. У кожне з таких повеней величезні площі заносилися мулом і піском, знищувалися посіви, луки, населені пункти.

До катастрофічних змін в рельєфі призводять урагани, самуми, смерчі і торнадо.

У рельєфі зберігаються сліди різноманітних геоморфологічних катастроф минулого, починаючи від слідів великих землетрусів, гігантських цунамі і закінчуючи неймовірними по силі потоками, що виникали при швидкому спуску води з озер і невеликих морів. До цього слід додати недавно виявлені водно-кам'яно-льодові потоки, які утворюються при нестійкому режимі розвитку гірських льодовиків. До результатів діяльності таких потоків відноситься недавня (2002) Геналдонская катастрофа на Кавказі.

В результаті льодового обвалу зі схилів р Джимара в тилову частину льодовика Колка виник льодово-кам'яний потік, який пройшов 19 км по долині р. Геналдон зі швидкістю до 180 км / ч. Рух потоку відбувалося вздовж схилу долини з набором, а не зменшенням висоти. Після зупинки цього потоку у Скелястого хребта грязекаменний сель пройшов ще 17 км. Площа аккумулятивного льодового тіла в районі Кармадонській воріт склала 2,1 км 2 , довжина 3,6 км, а товщина сягала 135-140 м, при середніх значеннях близько 60 м. Обсяг льодового тіла склав близько 115 млн м 3 , а селевих відкладень - 3-5 млн м 3 (рис. 23.2, 23.3).

Найбільш важливими напрямками у вивченні небезпечних і катастрофічних процесів є: 1) походження і умови їх виникнення; 2) тривалість і режим процесів; 3) визначення розвитку ланцюжка наслідків. Заходи захисту або попередження катастрофічних процесів можуть вироблятися тільки після отримання цих даних і для кожного регіону повинні бути індивідуальними. Відмінності в середніх і екстремальних швидкостях діючих природних процесів рельєфоутворення істотні (табл. 23.1).

Таблиця 23.1

Приклади співвідношень між середніми і екстремальними значеннями параметрів екзогенних процесів, що впливають на утворення і зміни рельєфу

Умови і види процесів

Середні

значення

Екстремальні

значення

Швидкості потоків води, м / с

0,5-2,0

60,0

Висота хвиль цунамі, м

0,5-2,0

30,0

Швидкості випадання атмосферних опадів, мм / сут

1-6

1400

Делювіальні змив на задернованних схилах, т / га в рік

2-10

300

Швидкості вітру, м / с

2-5

130

Зі сказаного випливає, що катастрофічні процеси відіграють величезну роль в перетворенні лику Землі.

В останні роки все частіше став вживатися термін «екологічна катастрофа», під яким розуміється не стільки природний процес, скільки величина збитку, пов'язаного з цим процесом. Слід зазначити, що в негативні наслідки багатьох так званих екологічних катастроф винен сам чоловік, його нерозумна господарська діяльність, часто йде врозріз з ходом природного процесу.

На початку 1990-х рр. в Росії були розроблені критерії оцінки екологічної обстановки для виявлення надзвичайної екологічної ситуації та зон екологічного лиха. У числі додатків, які подаються за цими критеріями на екологічну експертизу, значаться геоморфологическая карта і карта небезпечних сучасних геоморфологічних процесів. Напруженість екологічної обстановки, пов'язана з рельєфом, оцінюється за величиною її порогових значень: щодо задовільна, напружена, критична, кризова і катастрофічна (в зоні екологічного лиха). Таким чином, оцінка процесів рельєфоутворення офіційно введена в перелік досліджуваних проблем екології. Прогноз катастроф при релье- фообразованіі, як і природних катастроф взагалі, можливий лише при досить повної інформації про сучасні і древніх природних процесах і їх вплив на природне середовище і господарську діяльність людини. [1]

Зона акумуляції льодово-водно-кам'яного потоку 20 вересня 2002 року в Кармадонської улоговині і утворилися тимчасові озера. Космічний знімок QuickBird через 5 днів після

Мал. 23.2. Зона акумуляції льодово-водно-кам'яного потоку 20 вересня 2002 року в Кармадонської улоговині і утворилися тимчасові озера. Космічний знімок QuickBird через 5 днів після

катастрофи 1

Річка «пропилює» нове русло в льодово-кам'яному завалі в районі Кармадонській воріт (фото С. С. Чорноморця, 17.06.2003)

Мал. 23.3. Річка «пропилює» нове русло в льодово-кам'яному завалі в районі Кармадонській воріт (фото С. С. Чорноморця, 17.06.2003)

  • [1] Источник: DigitalGlobe (http://www.digitalglobe.com/images/kobanvalley_russia.glacier_detail_col092502_dg.jpg)
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >