Геокриологические опасности по трассе нефтепровода ВСТО в пределах Чульманской впадины

2. Ковальский В.В., Никишов К.Н., Егоров О.С. Кимберли-товые и карбонатитовые образования восточного и юго-восточного склонов Анабарской антеклизы. М.: Наука, 1964, 303 с.

3. Корнилова В.П., Николаев Л.И. Петрография и химизм кимберлитовых и комагматичных пород Куйокского поля // Ким-берлитовый и базитовый магматизм района Оленекского поднятия. Якутск, 1980. С. 92-106.

4. Лапин А.В., Маршинцев В.К. Карбонатиты и кимберлито-вые карбонатиты // Геол. рудн. месторождений. 1984. № 3. С. 28-42.

5. Лапин А.В., Толстое А.В., Лисицын Д.В. Кимберлиты и конвергентные породы: формационные петрохимические критерии. М.: ИМГРЭ, 2004. 225 с.

6. Шпунт Б.Р., Шамшина Э.А. Поздневендские калиевые щелочные вулканиты Оленекского поднятия (северо-восток Сибирской платформы) // Докл. АН СССР. 1989. Т. 7. № 3. С. 678-682.

7. Василенко В.Б., Зинчук Н.Н., Кузнецова Л.Г. Петрохимические модели алмазных месторождений Якутии. М.: Наука, 1997. 576 с.

8. Диман Е.Н. Локальная оценка продольных и поперечных волн в образцах или возможности использования химического анализа горных пород для прогноза месторождений // Метаморфизм, космические, экспериментальные и общие проблемы петрологии: Материалы Международного (X Всероссийского) петрографического совещания: «Петрография XXI века»: Изд-во Кольского научного центра РАН. 2005. Т. 4. С. 95-97.

9. Диман Е.Н. Возможности прогноза флангового расширения месторождений по данным химического анализа пород // Рудогенез и металлогения Востока Азии. Якутск: ИГАБМ СО РАН, 2006. С. 66-70.

10. Каминский Ф.В. Алмазоносность некимберлитовых изверженных пород. М.: Недра, 1984. 172 с.

E.N. Diman, S.A. Babushkina

Kimberlite fields of the southeastern framing of the Anabar shield and an assessment of diamond fields

The authors of the article made schemes for the diamond -bearing province of the Anabar elevation areas on the basis of wave properties of rocks that have been calculated after full chemical analyses. The schemes allow to make an approximate assessment of diamond content in some bodies and the whole field; to reveal development of secondary processes on separate bodies and the field in total; to compare bodies and fields in terms of their identity and difference considering level of diamond content and secondary changes.

УДК 551.345; 502.7

М.Н. Железняк, Ф.В. Митин

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ ПО ТРАССЕ НЕФТЕПРОВОДА ВСТО В ПРЕДЕЛАХ ЧУЛЬМАНСКОЙ ВПАДИНЫ

Дана характеристика криогенных процессов и явлений, закономерности их формирования в зоне проложения нефтепроводной системы Восточная Сибирь - Тихий океан в пределах Чульманской впадины Алданского щита. Рассмотрены факторы, активизирующие криогенные процессы и связанные с ними экзогенные явления, которые могут оказывать влияние на работоспособность нефтепровода.

Строительство трубопроводной системы Восточная Сибирь - Тихий океан (ВСТО) ведется по одному из промышленных (Нерюнгринский) районов Республики Саха (Якутия), где распространен южный тип криолитозоны, для которого типичными является прерывистое и островное распространение многолетнемерзлых пород (ММП).

Строительство и эксплуатация трубопроводов в крио-литозоне приводят к новообразованию или активизации криогенных процессов, развивающихся как в зоне непосредственного взаимодействия с трубопроводом, так и на прилегающей к нему территории. Эти процессы могут оказать существенное влияние на работоспособность тру-

бопровода, быть причиной его аварий и нарушить экологическую устойчивость природной геокриологической среды [1].

Чульманская впадина, расположенная в междуречье Олекмы и Тимптона, является самой крупной из серии мезозойских впадин зоны сочленения Алданского щита со Становой складчатой областью. Южная граница впадины - тектоническая; северная, восточная и западная - эрозионные, хотя и определяются в значительной степени разрывными деформациями [2]. В геологическом строении территории принимают участие карбонатные породы венд-нижнекембрийского и терригенные отложения мезозойс-

кого возрастов. Повсеместное распространение имеют четвертичные отложения различного генезиса, преимущественно имеющие грубообломочный состав.

Для большей части Чульманской впадины характерна приуроченность ММП к днищам долин, средним и нижним частям склонов. На склонах северной экспозиции узких и глубоко врезанных долин (р. Чульмакан, руч. Тенистый) эта граница нередко приближается к бровке водораздела, а на южных склонах широких долин ограничивается линией тылового шва террас. Наиболее распространенная температура ММП колеблется от 0 до -1,5еС, а мощность многолетнемерзлых толщ (ММТ) соответственно изменяется от первых десятков до 100 м. Отдельные острова ММП с температурой, близкой к нулю, и мощностью 40-50 м могут быть встречены практически на всех геоморфологических элементах. Они приурочены к отрицательным формам мезорельефа, местами с избыточным увлажнением с мощным моховым покровом или участкам распространения рыхлых образований с повышенным содержанием тонкодисперсных фракций.

Из-за широкого распространения таликов на водоразделах ММП имеют островное и массивно-островное распространение. Плоские водоразделы часто заняты таликами снежногенно-инфильтрационного типа (по Н.Н.Ро-мановскому). Снежногенно-радиационные талики распространены на склонах южных, западных и восточных экспозиций и террасовидных уступах, сложенных хорошо дренированными рыхлыми образованиями. Количество таликов такого типа и их площадь увеличиваются вверх по склону, где они сливаются со снежногенно-инфильтра-ционными водораздельными таликами.

В долинах талики гидрогеогенного типа приурочены к руслам крупных водотоков или выходам подземных вод (источники), а также хорошо дренированным участкам 2-3 надпойменных террас. Они прослеживаются в виде полос шириной от первых десятков до нескольких сот метров. Общая площадь, занятая таликами, изменяется в среднем от 60 до 30%, из которых большая часть приходится на талики радиационно-теплового класса.

В разрезе криолитозоны Чульманской впадины преобладают скальные и полускальные эпигенетически промерзавшие породы с унаследованными трещинными текстурами. Мощность рыхлых отложений, находящихся в многолетнемерзлом состоянии, как правило, не превышает 5-7 м. Они представлены делювиальными, коллювиаль-ными отложениями - в нижних частях склонов и аллювием - в долинах. Для них характерны разнообразные криогенные текстуры, включая слоистые, сетчатые и базальные. Объемная льдистость этих отложений достигает 40-60% [3].

Наиболее яркое отражение особенности геолого-гео-морфологических, климатических и мерзлотных условий района нашли в развитии мерзлотных процессов и явлений. Степень интенсивности, своеобразие форм, характер распространения и развития этой группы процессов обус-

ловлены островным распространением ММП, глубоким сезонным промерзанием и протаиванием, специфическим режимом подземных и поверхностных вод, малой мощностью поверхностных отложений и весьма ограниченным распространением в районе тонкодисперсных, сильнольдистых пород.

Характерными чертами мерзлотных процессов рассматриваемой территории являются разнообразие их форм и приуроченность к днищам долин и нижним частям склонов. Значительно меньше мерзлотные процессы проявляются на водоразделах. Исключение составляет повсеместно развитое морозобойное растрескивание грунтов (морозное выветривание).

Приуроченность большинства мерзлотных процессов и сопутствующих им явлений к днищам долин и нижним частям склонов связана с повышенными (по сравнению с водораздельными поверхностями) мощностью и влажностью (льдистостью) рыхлых отложений в депрессиях рельефа.

Морозобойное трещинообразование не только обусловливает потерю монолитности и прочности массива пород, но и является основой образования таких неблагоприятных для строительства явлений, как скопление подземного льда (повторно-жильные льды), многочисленных форм крупно- и мелкобугристого рельефа, а также способствует развитию склоновых процессов.

Наиболее характерно для исследованной территории трещинообразование в пластичных (суглинисто-супесчаных) породах, не сопровождающееся заполнением трещин водой и образованием жильных льдов. Такого рода трещинообразование выражается в формировании особого вида мерзлотного микрорельефа - бугристых марей с размерами полигонов от 2x1,5 до 3x5 м, реже до 5x10 м (рис. 1). Ширина трещин варьирует от 5-15 см до 40 см и более при глубине от 0,2 до 0,7 м [3]. В зависимости от проявления при этом процессов эрозии и солифлюкции черты по-лигональности на участках различной крутизны выражены по-разному. На пологих (1-30°) приводораздельных частях склонов трещиноватость поверхностных грунтов выражена четко, и полигоны имеют большие размеры. На более крутых участках склонов (3-60°) близ днищ долин полигоны имеют меньшие размеры, и трещины первой генерации обычно снивелированы сползшим или снесенным сверху рыхлым материалом.

Кроме полигонального рельефа на исследуемой территории широко распространены структурные формы микрорельефа в виде каменных многоугольников, каменных колец, каменных полос (рис. 2) и других подобных образований, формирование которых также предопределено морозобойным растрескиванием и выпучиванием каменного материала.

Пучение грунтов. Неглубокое залегание ММП и связанные с ними воды слоя сезонного протаивания способствуют широкому развитию в районе процессов пучения грунтов. В результате этого процесса образуются бугры

пучения и самые различные типы бугристого микрорельефа. Одной из форм пучения является выпучивание каменного материала. Последнее иногда приводит к своеобразной морозной сортировке рыхлых отложений (преобладание каменистого материала в верхней части покрова и мелкозема - в нижней), что должно учитываться при инженерно-геологической оценке участков строительства.

Проявлением процессов пучения являются также весьма распространенные на территории пятна-медальоны, каменные многоугольники и др. (рис. 3).

Термокарст. Вследствие небольшой льдистости поверхностных отложений, а также неглубокого залегания коренных пород преобладают мелкие термокарстовые формы - мочажины и воронки.

Термокарстовые процессы (рис. 4) на исследуемой территории являются, по-видимому, результатом роста глубин сезонного протаивания пород вследствие повышения среднегодовых температур воздуха в отдельные годы и увеличения количества атмосферных осадков. Однако большей частью развитие термокарста происходит по локальным,

Рис. 3. Пятна-медальоны - результат пучения грунтов

Рис. 4. Термокарстовые процессы

местным причинам, связанным с хозяйственной деятельностью (вырубка лесов, прокладка дорог и т.п.) или вследствие широкого распространения таежных пожаров, так называемого пирогенного фактора.

Солифлюкция, т.е. движение максимально водонасыщенных грунтов по мерзлому слою, не имеет столь широкого развития в районе в связи с преимущественным распространением поверхностных отложений крупнообломочного характера.

Мелкие формы солифлюкции в виде небольших террас высотой 0,5-1 м отмечаются, в основном, на плоскосклонных поверхностях долин и водоразделов и характерны для участков скопления тонкодисперсных пород в переувлажненном состоянии. В области развития карбонатных пород подобные условия создаются на склонах водосборных воронок на водоразделах, пологих склонах, главным образом, пологих основаниях склонов. В области распространения кристаллических пород докембрия, где солифлюкционные процессы наиболее развиты, эти явления приурочены, прежде всего, к пологим верховьям долин. Процессы солифлюкции здесь создают характерный струйчатый или полосный рисунок. Солифлюкционные полосы-делли образуются вдоль видоизмененных моро-зобойных трещин. Они выражены микрорельефными понижениями, выполненными переувлажненным суглинистым материалом.

Солифлюкция наблюдается на склонах при углах наклона не менее 2-3°. Скорость течения грунтов, как правило, небольшая и обычно составляет несколько сантиметров в год. При прочих равных условиях наиболее ин-

тенсивно и разнообразно солифлюкция развивается на более прогреваемых склонах с чехлом тонкодисперсных пород при крутизне от 5 до 15-20°. При большей крутизне на склонах возникают быстрые солифлюкционные сплы-вы или срыв рыхлых масс вследствие увлажнения их выше предела текучести. Сплывы и осовы наиболее часто отмечаются на участках склонов, подмываемых рекой или подрезаемых наледями.

Наледообразование. В связи с широким развитием на-ледообразования рассматриваемая территория относится к числу высоконаледных регионов. Наледи здесь формируются: 1) в местах разгрузки трещинных и трещинножильных пород, которые в большинстве случаев связаны с дизъюнктивными термическими нарушениями; 2) на контактах пород различных формаций и 3) в местах резкого изменения мощности аллювиальных отложений в результате тектонических подвижек отдельных участков долин, ледниковых переуглублений долин (рис. 5) ит.п [4].

В пределах трассы ВСТО наледи образуются вблизи участков разгрузки глубоко залегающих водоносных горизонтов (наледи на реках Унгре, Нерюнгре, Малом На-хоте и др.). Наибольшая мощность наледного льда (до 6 м) была зафиксирована С.М. Фотиевым [5] в долине р. Не-рюнгры, в 17 км от ее устья. Протяженность наледи в июне месяце достигала 3 км. В зимнее время в пределах этой зоны серия наледей сливается и формируется в единое наледное поле протяженностью до 25 км. Размеры и мощность наледей находятся в прямой зависимости от дебита источника, формирующего наледь, а также от формы долины и ширины ее днища.

Рис. 5. Наледь на руч. Муостах, образующаяся в результате изменения мощности аллювиальных отложений

Наиболее опасными процессами для инженерных объектов являются склоновые мерзлотные образования. В частности курумы - подвижные скопления дресвяно-щебнисто-глыбового материала на склонах различной крутизны, сложенные преимущественно обломками скальных пород (рис. 6). Площадное распространение курумов в пределах Чульманской впадины можно наблюдать на склонах различных экспозиций, с преобладанием на склонах северных и северо-восточных экспозиций. Обладая незначитель-

ной мощностью и скоростью движения, курумы представляют опасность при строительстве линейных инженерных сооружений, особенно вдоль нижних и средних частей склона. Вследствие формирования различных скоростей движения курумов вдоль склона, на участках нефтепровода будут возникать области высокого напряжения, приводящие к его деформации. В пределах Чульманской впадины наиболее активно процессы курумообразования развиты в местах с крутыми и переувлажненными склонами.

Рис. 6. Общий вид курумов на перевале Тит

Таким образом, территории Чульманской впадины свойственен весьма разнообразный комплекс геологических процессов, имеющих важное инженерно-геологическое значение. Неучет развития этих процессов и их динамики при строительстве и эксплуатации нефтепровода может привести к аварийным ситуациям или значительным финансовым затратам при осуществлении превентивных мероприятий.

Литература

1. Геокриологические опасности. Тематический том // Под ред. Л.С. Гарагуля, Э.Д. Эршова. М.: КРУК, 2000. 328 с.

2. Геология СССР. Том ХЬП, Южная Якутия. Геологическое описание. М.: Недра, 1972. 237 с.

3. Южная Якутия / Под редакцией В.А. Кудрявцева. М.: Изд-воМГУ, 1975. 217 с.

4. Алексеев В.Р. Наледи. Новосибирск: Наука, 1987. 178 с.

5. Фотиев С.М. Подземные воды и мерзлые породы ЮжноЯкутского угленосного бассейна. М.: Наука, 1965. 195 с.

M.N. Zheleznyak, FV Mitin

East Siberia-Pacific ocean oil-pipe line trace within the Chulman Depression: Geocryological threat

The authors give characteristics of cryogenic processes and phenomena, principles of their formation in the area of construction of East Siberia-Pacific ocean oil-pipe system within Chulman Depression of the Aldan shield. The factors that activate cryogenic processes and the related exogenetic phenomena that could impact on oil-pipe exploitation have been studied.

ФФФ-