Исследования главных факторов при изучении трансформаций оползневых ландшафтов

УДК 528.81:

Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2012. Вып. 2

И. И. Марданов, Ф. М. Гаджи-заде, Т. А. Алиев

ИССЛЕДОВАНИЯ ГЛАВНЫХ ФАКТОРОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТРАНСФОРМАЦИЙ ОПОЛЗНЕВЫХ ЛАНДШАФТОВ

Юго-восточная оконечность Большого Кавказа, входящая в пределы Азербайджана и являющаяся частью Альпийско-Гималайского геосинклинального пояса, характеризуется высокой динамичностью экзогенных рельефообразующих процессов, оказывающих существенное влияние на развитие ландшафтной ситуации. В этой связи возникает необходимость разработки различных методов для построения сценариев возможных изменений геоэкологической ситуации в различных горных массивах, имеющих пагубные последствия, путем выявления причинно-следственных связей. С этой целью в работе были проанализированы возможности прогнозирования оползней в природной области Большого Кавказа с использованием имеющихся геолого-геоморфологических, климатических и ландшафтных данных, а также визуальных наблюдений. Эти данные позволили выявить главные различия факторов рельефной ситуации, гидрометеорологических условий в отдельных физико-географических районах, в которых проявляются оползневые процессы, характер и интенсивность землепользования, в той или иной степени влияющих на сход оползней и подверженных их разрушительному воздействию.

Введение

Вопросы выявления причин геодинамических процессов — осыпей, россыпей и оползней многие годы находятся в центре внимания географической общественности по причине пагубных последствий этих явлений для социальной сферы и хозяйственной деятельности [1, 2].

Южный и Северо-восточный склоны Большого Кавказа отличаются сложным геоморфологическим строением, проявляющимся в структуре чередования водопроницаемых слоев пород, переплетением тектонических нарушений, а также высокой сейсмичностью, довольно часто являющейся малозаметным, но решающим фактором сползания и обрушения масс пород.

Существенное влияние на развитие оползневых процессов оказывает крутизна земной поверхности, способствующая накапливанию значительной энергии всей массы пород склона. Но, как известно, крутизна склонов не всегда приводит к оползням, даже на близко расположенных к оползневым массивам участках. Так, склоны с твердыми материнскими породами являются устойчивыми, склоны же с чередованием слоев рыхлых пород и глин являются наиболее подверженными воздействию геодинамических факторов. Большие углы наклона склонов, особенно характерные для Южного склона Главного Кавказского хребта, приводят к оползням обвального характера, в корне изменяющим облик ландшафта данного участка [3, 4].

© И. И. Марданов, Ф. М. Гаджи-заде, Т. А. Алиев, 2012

По степени устойчивости к воздействию оползневых процессов территории горных массивов дифференцируются на относительно устойчивые, среднеактивные и активные участки. В пределах горно-луговой зоны устойчивые в оползневом отношении участки характеризуются наличием ясно выраженных субальпийских и альпийских ландшафтов. Такие участки могут быть подвержены влиянию других экзо-динамических процессов — почвенной эрозии, накоплению и перемещению осыпей и россыпей, также представляющих опасность для ландшафтной и всей экологической ситуации.

Как известно, важным элементом развития ландшафтов является перенос массы вещества оползня, как часть круговорота веществ. В этом отношении высокогорные ландшафты Большого Кавказа являются малоизученными и требуют анализа воздействия экзогенных процессов на изменения количества и соотношения различных химических элементов и их соединений в почвах и растительности в зависимости от интенсивности различных природных явлений. Для этих целей могут быть привлечены специалисты различного профиля — географы, почвоведы, ботаники, химики, общие усилия которых могут помочь выявить общую картину происходящих геохимических изменений.

Геодинамическая ситуация на Апшеронском полуострове в значительной степени осложняется интенсивным градостроительством, сопровождающимся развитием социальной и промышленной инфраструктуры, что приводит к изменению первоначального рельефа и усилению факторов оползнеобразования.

Объекты и методы исследований

Юго-восточная оконечность Большого Кавказа, являющаяся активной зоной с точки зрения схода оползней, всегда привлекала внимание исследователей различных дисциплин — геологов, геоморфологов, ландшафтоведов, почвоведов и т. д., пытающихся выявить причины этого разрушительного процесса и дать оценку степени влияния того или иного фактора на данное явление. Были определены главные оползневые массивы, литологический состав пород оползневых склонов, основные ландшафтные элементы отдельных крупных оползней.

Эти работы производились во время полевых визуальных исследований, а также камеральных изысканий, содержащих измерения на топографических картах, выявляющие крутизну склонов, стимулирующих сползание горных масс.

Замеры образовавшихся в результате оползней трещин на разных массивах и определения их временной динамики позволяют провести районирование территории по активности пород с целью выявления наиболее оползнеопасных территорий. Описание ландшафтов, их отдельных компонентов способствует выявлению различий, проявляющихся через определенное время, происходящих под влиянием геодинамических процессов.

Дешифрирование аэрокосмических изображений дает возможность их интерпретации для выявления геоморфологических и ландшафтных особенностей последствий оползней и их пространственную и временную динамику при наличии снимков разных лет. В Азербайджане многие годы проводились работы по созданию и совершенствованию различных средств и методов интерпретации аэрокосмических данных для определения направлений развития пагубных природных явлений [5].

Полученные результаты

Имеющиеся в наличии материалы многочисленных исследований природных условий Большого Кавказа могут дать возможность выявить предпосылки возникновения и развития оползневых процессов и создать определенную классификацию оползневых массивов с целью разработки защитных мероприятий по предотвращению их пагубных последствий. С этой целью был обработан материал по физико-географическому и синоптическому районированию природной области Большого Кавказа в пределах Азербайджана и определен ряд факторов, обусловливающих сход оползневых масс. Так, вокруг Гараузчайского оползня формируются относительно засушливые условия климата и поэтому роль климатического фактора на данной территории сравнительно невелика (рисунок).

Гараузчайский оползень-поток 40° 52' с.ш., 48° 27' в.д.

1 — свежие оползневые материалы, редкие кустарники на обрывистых, крутых, сильнорасчлененных трещинами и оврагами склонах амфитеатра; 2 — свежие оползневые материалы на обрывистых, крутых, сильнорасчлененных трещинами и оврагами склонах амфитеатра; 3 — свежие оползневые материалы, редкие кустарники на слабонаклонных, слаборасчлененных трещинами склонах конуса выноса и переходного участка; 4 — редкие кустарники, лужи на слабонаклонных, сильнорасчлененных трещинами и оврагами склонах.

Высокогорные территории Большого Кавказа входят в пределы нескольких физико-географических районов. Гонагкендский район охватывает в структурном отношении Туфанский антиклинорий, Шахдаг-Хызинский синклинорий, Тенги-Бешбармаг-ский антиклинорий, восточную окраину Загатало-Говдагского синклинория и Гусар-

скую моноклиналь. В связи с формированием на различных абсолютных высотах ряда межгорных впадин созданы условия для развития населенных пунктов, земледелия и скотоводства, которые впрочем, могут послужить причиной возникновения эрозионного, но не оползневого процесса. Оползневые явления здесь связаны, по-видимому, с колебаниями сейсмоактивности, характером подстилающих пород, размывающей деятельностью рек, особенно во время паводков и с атмосферными осадками, в том числе, ливневыми дождями. Межгорная впадина Шахдюзю (2400-2700 м) используется в качестве летнего пастбища. Рельеф района обладает большим диапазоном высот (200-4460 м). Высотная поясность представлена здесь в полном спектре. В связи с понижением в юго-восточном направлении абсолютной высоты рельефа и усилением аридности в горных склонах наблюдаются уменьшение речного стока и исчезновение высокогорных ландшафтных поясов, аридизация лесов, расширение ареалов сухих степей и полупустынь в сторону низкогорий. В формировании рельефа основную роль играют гравитационные (обвалы, оползни) и эрозионные процессы, но велика роль и экзарационной деятельности остатков древнего оледенения.

Перепады высот на Южном склоне Главного Кавказского хребта, который, в основном, охватывает Загатало-Лагичский физико-географический район, протягивающийся с Запада от грузинской границы до долины р. Гирдиманчай на Востоке на 220 километров, с крутыми склонами составляет 2800-2900 метров. Уклоны поверхности изменяются в пределах 30°-45°, что возможно является ведущим фактором развития оползневых процессов наряду с ливневыми осадками на Северо-восточном склоне Большого Кавказа, характеризующимся высокой сейсмичностью. Ряд рек (Мазымчай, Белоканчай, Курмухчай, Дашагильчай и др.) пересекают Южный склон, образуя долины с крутыми склонами. На территории господствуют широколиственные леса, которые впрочем не могут послужить закрепляющим от сползания породы фактором, горные луга и субнивальные ландшафты. В связи с большой площадью оголенных склонов, покрытых материалами выветривания, скальными обнажениями и периодически выпадающими ливневыми дождями, в бассейнах рек формируются сели, которые наносят большой вред хозяйственной деятельности в предгорных районах. Оползни, возникновение которых не связано прямо с антропогенным фактором, наиболее широко развиты в среднем течении р. Гирдиманчай (в Лагичской впадине на склонах гор). Они создают препятствия развитию населенных пунктов.

Шемахинский (Горный Ширванский) физико-географический район, окруженный с запада р. Ахсу, с севера водоразделом Главного Кавказского хребта, с востока — Гобу-станским низкогорьем, а с юга Ширванской степью, характеризуется высокой сейсмичностью (8-9 баллов), которая, возможно, играет ведущую роль в нарушении сцепления между массами пород и сходе оползней. На территории района преобладают горностепные, лесостепные, горно-лесные и горно-луговые ландшафтные комплексы. Здесь оползни, в связи с малонаселенностью территории, к счастью, не приводили к большим человеческим жертвам, но периодически выводят из строя магистральную дорогу, на текущий ремонт которой уходит немалое количество государственных средств. Наиболее широко развиты оползни в бассейнах рек Ахсу, Пирсаат и Гозлучай, которые наносят большой вред населенным пунктам, дорогам и сельскохозяйственным угодьям. Участок Чухурюрд-Пиргулу является зоной отдыха и обладает особенностями горно-климатического курорта, расширение которого может обострить проблему ее защиты от природных катастроф.

Изучение геодинамической ситуации на Апшеронском полуострове, являющемся частью Большого Кавказа, становится актуальной научно-практической проблемой для жизнеобеспечения большой части населения страны, сконцентрированной на территории Бакинской агломерации, переживающей в настоящее время строительный бум, способный обострить ранее существовавшие проблемы и создать новые в связи с интенсивным высотным строительством в Бакинском амфитеатре. На сегодняшний день известны главные оползневые массивы в пределах города и выявлены наиболее вероятные причины схода оползней на данных участках. Однако с расширением пределов города и продвижением жилищного строительства, в том числе элитного, например, к югу от центра города в сторону Баиловского уступа возникают новые опасности для жизни людей на некогда слабозаселенном участке Ап-шеронского полуострова. Уже высказывались обоснованные мнения о том, что строительные работы способны изменить русла стока грунтовых вод, всегда игравших большую роль в активизации движения масс пород. Данная территория несколько раз становилась ареной действия природной стихии, и по этой причине строительство на этой территории носило ограниченный характер. Были выявлены подвижки в породах и после схода оползня в 2000-м году, свидетельствующие о продолжении действия геодинамического процесса. В последующие годы происходили оползни с менее тяжелыми последствиями в разных частях города, в том числе около памятника Н. Нариманову в нагорной части города, чему способствовало увеличение крутизны склона в результате земляных работ, приведших к созданию крутого уступа на склоне на данном участке. К настоящему времени выявлены основные природные особенности Апшерона, на фоне которых происходят оползневые процессы. Эти процессы при схожих условиях и подобном характере землепользования могут проявиться как на близлежащих, так и на достаточно отдаленных территориях с аридным климатом низкогорий.

Территория Апшеронского полуострова и г. Баку входит в пределы Гобустан-Апшеронского физико-географического района природной области Юго-восточной оконечности Большого Кавказа, являющейся оползнеопасной территорией для всего Южного Кавказа [6]. Большая часть района состоит из низкогорий с широким распространением аридно-денудационных процессов и в тектоническом отношении входит в пределы Шамахинско-Гобустанского синклинория и юго-восточной оконечности ме-гаантиклинория Большого Кавказа [7]. Рельеф низкогорий и равнин, а также высокая аридность климата на территории привели к преобладанию ландшафтов полупустынь и сухих степей. Здесь больше всего развита галофитная растительность, овражная эрозия, бедленды и глинистый карст (в связи с выходом на поверхность глинистых пород и брекчий грязевых вулканов). Широко распространены зимние пастбища. Одним из главных характерных черт района является незначительность речной сети, которая не может играть важную роль в размыве подошвы склонов и привести к сползанию горных масс, как в других горных районах Большого Кавказа.

Территория Большого Кавказа входит в пределы нескольких синоптических районов.

ОГУЗ-ИСМАИЛЛИНСКИЙ РАЙОН подвергается влиянию центров холодного воздуха, расположенных над Карским морем, Скандинавией, югом Восточной Европы и Казахстаном, проникающих на территории через Каспийское море, и Азорского максимума. Редко воздушные массы проходят через территорию Грузии. Иногда проника-

ет теплый воздух субтропического антициклона. Здесь выделяются три синоптических подрайона, из которых нас интересует горный подрайон, где среднегодовые температуры воздуха составляют 0°-7°С, среднеянварская температура -5°—10°С (мороз), а среднеиюльская +5-+17°С, среднегодовое количество осадков 1000-1300 мм. Максимально влажный период — конец весны — начало лета. В этот период может происходить активизация роли грунтовых вод в развитии оползней.

ГУБА-ШАМАХИНСКИЙ РАЙОН в большей степени, чем другие районы подвергается воздействию холодных воздушных масс арктических и умеренных широт и Среднеазиатского антициклона. Напротив, воздействие тропического антициклона проявляется здесь слабо, а влияние Азорского максимума по сравнению с другими районами — сильно. Морская воздушная масса проникает сюда только с северо-запада — через Северный Кавказ. В свою очередь, Губа-Шамахинский район делится ещё на три подрайона.

Горный подрайон вызывает наибольшее внмание. Здесь среднегодовая температура воздуха достигает +5°-+7°С, среднеянварская +4°-+6°С, среднеиюльская +14-+ 15°С. Среднегодовое количество осадков составляет 400-600 мм, что свидетельствует об уменьшении роли количества осадков в оползнеобразовании. Большую роль может сыграть в развитии оползней стабильный и продолжительный снежный покров.

ЗАГАТАЛА-ШЕКИНСКИЙ СИНОПТИЧЕСКИЙ РАЙОН — большая часть воздушных масс поступает со стороны Черного моря и Грузии, редко с востока. Высокогорные территории этого района входят в пределы горного подрайона, общие климатические особенности которого мало отличаются от других подрайонов.

Территории Апшеронского полуострова и г. Баку входят в пределы Апшерон-Гобу-станского синоптического района, отличающегося от других сильными северо-южны-ми воздушными потоками, на которые влияет область высокого давления, образуемого Карским, Скандинавским и Азорским максимумами. В пределах этого района выделяются два подрайона: подрайон Апшеронского полуострова и Гобустанский подрайон.

В подрайоне Апшеронского полуострова среднегодовая температура воздуха составляет + 14-+15°С, среднеянварская +3-+4°С, среднеиюльская +24-+26°С, среднегодовая сумма осадков 100-250 мм, наибольшее количество осадков выпадает осенью, господствуют ветры северного направления, называющиеся хазри (или же Бакинский норд), часто сопровождающиеся бурей.

В Гобустанском подрайоне среднегодовая температура составляет +11-+13°С, среднеянварская -1- -3°С, среднеиюльская +22-+25°С, среднегодовая сумма осадков 150-300 мм, наибольшее количество осадков выпадает осенью. Господствуют северные и северо-восточные ветры, во время фёна дует сильный юго-западный ветер. Бури, туманы и снегопады наблюдаются чаще, чем в Апшеронском подрайоне.

Климатические условия рассмотренных подрайонов практически не различаются и не могут рассматриваться как ведущий фактор возникновения оползней. Здесь главную роль играют геолого-геоморфологические факторы, и особенно (на примере Апшеронского полуострова) — факторы техногенные.

Выводы

Многочисленные изыскания по предотвращению схода оползней направлены на уменьшение крутизны горных склонов, фитомелиоративные работы, подразумевающие восстановление сомкнутого растительного покрова на нарушенных массивах. Однако такой подход не учитывает многих механизмов данного процесса, охватывающего не только поверхностные слои земли, но и достаточно мощный покров осадочных пород, иногда в несколько десятков метров. Довольно часто в публикациях встречается выражение «сползание почв», что исходит из непонимания геолого-геоморфологической сути оползневого процесса и поверхностного отношения к возможным последствиям этого явления. Известны случаи больших человеческих жертв в результате оползней, например, трагедия селения Варна, расположенного на Юго-восточном склоне Главного Кавказского хребта, унесшая жизни многих жителей села. Геологи отмечают наличие землетрясений оползневого характера.

Предпринимаются попытки мелиорации оползневых массивов, которые являются малоэффективными. Они, в основном, направлены на выравнивание поверхности и восстановление сомкнутого почвенно-растительного покрова, в том числе, путем осуществления лесопосадок.

Данные меры приводят к временной стабилизации геодинамической ситуации, что на самом деле является началом нового цикла в развитии оползневого процесса. Посадка деревьев улучшает почвенно-экологическую, но не геолого-геоморфологическую ситуацию, так как корни деревьев не способны в достаточной степени сдерживать движение масс пород. Примером могут послужить многочисленные оползни в пределах горно-лесного пояса Большого Кавказа в пределах Азербайджана, сильно изменившие весь облик ландшафта, привнося до того не встречающиеся элементы в ее горизонтальную структуру.

Предполагаемые мероприятия

Возникает острая необходимость в крупномасштабной инвентаризации оползневых массивов, подразумевающей составление детальных ландшафтных, геолого-геоморфологических, почвенных и геоботанических картосхем, в том числе, с использованием материалов аэрокосмической съемки. Картографические материалы должны быть дополнены метеорологическими данными, включающими информацию о годовом ходе температуры воздуха, количестве, характере и режиме выпадения осадков, среднегодовых и среднемесячных температурах воздуха.

Важное место в описании оползневого массива должно также отводиться хозяйственно-социальной характеристике территории, включающей в себя данные о количестве населенных пунктов, численности их населения, типе населенного пункта, особенностей их расположения, количестве и характере предприятий, социально-бытовых объектов, расположенных на данной территории.

Накопление и обработка большого объема данных может позволить провести сопоставление вероятных факторов, обуславливающих процесс схода оползней и выявить ключевой фактор, не учтенный при первоначальном рассмотрении, с целью поиска возможностей его нейтрализации [8]. Такой подход способен дать больший экономический эффект, чем осуществление целого ряда мероприятий, порой не дающих желаемого результата.

Литература

1. Пашаев Н. А. Управление природных катастроф на территории Азербайджанской Республики (на азерб. языке) // Труды Географического общества Азербайджана. Современные географические исследования в Азербайджане, 2007. Т. XI. С. 283-289.

2. Ализаде Э. К., Гулиева С. Ю., Тарихазер С. А. Оценка степени подверженности геокомплексов Южного склона Большого Кавказа оползневыми процессами // Научно-практическая конференция «Природно-разрушительные явления Шеки-Закатальской области и экогеографиче-ские проблемы развития региона», 9-10 июня. Шеки, 2005. С. 63-65.

3. Марданов И. И., Гаджи-заде Ф. М. Факторы, влияющие на оползневые процессы в Апшеро-не (на азерб. языке)// Проблемы опустынивания в Азербайджане. Материалы научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения академика Б. А. Будагова. Баку, 2003. С. 192-195.

4. Марданов И. И., Меджидов Д. Б., Меджидова В. Г., Абдуллаев Г. Г. Системный анализ факторов, характеризующих процессы оползнеобразования в Апшероне (на азерб. языке) // Известия АНАКА (Посвящается дню космонавтики). Физико-технические проблемы способов дистанционного зондирования. 2005. Т. 8, № 1 (8). С. 85-92.

5. Мехтиев А. Ш. Аэрокосмические исследования в Азербайджане (на азерб. языке) // Материалы второй научно-практической конференции «Азербайджан на пороге XXI века». Баку, 1998. С. 343-346.

6. Будагов Б. А., Ализаде Э. К., Тарихазер С. А. Современные тенденции развития стихийно-разрушительных процессов и оценка экогеоморфологической опасности (на примере южного склона Большого Кавказа) // Научно-практическая конференция «Природно-разрушительные явления Шеки-Закатальской области и экогеографические проблемы развития региона», 9-10 июня. Шеки, 2005. С. 25-28.

7. Мусеибов М. А. Физическая география Азербайджана. Учебник для географических факультетов университетов (на азерб. языке). Баку: «Маариф», 1998. 400 с.

8. Марданов И. И. О возможности использования экспертной системы для прогнозирования оползней // Труды Географического общества Азербайджана: Географические проблемы обеспечения экологической безопасности природно-хозяйственных систем. Т. XIV. Баку, 2009. С. 36-40.

Статья поступила в редакцию 23 декабря 2011 г.