Динамика развития склоновых селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин Рыбальченко Светлана Владимировна

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Состояние проблемы и изученность селевых процессов на морских террасах 11

1.1. Селевые процессы на склонах морских террас в России 12

1.2. Селевые процессы на склонах морских террас о. Сахалин 16

Выводы по главе 20

Глава II. Селевые процессы на морских террасах о. Сахалин 22

2.1 Воздействие селевых потоков на территории населенных пунктов и транспортные магистрали о. Сахалин 22

2.2. Факторы формирования селевых потоков на склонах морских террас о. Сахалин 29

2.2.1. Геоморфологические факторы 30

2.2.2. Геологические факторы о. Сахалин 31

2.2.3. Гидрометеорологические факторы 35

2.2.3.1. Осадки 35

2.2.3.2. Термический режим 36

2.2.3.3. Снежный покров 37

2.2.4. Гидрогеологические факторы 41

2.2.5. Антропогенные факторы 43

2.2.6. Современные склоновые геодинамические процессы 45

2.3. Районы формирования явлений в морских террасах Сахалин 49

2.3.1. Западное побережье Среднего Сахалина 51

2.3.2. Восточное побережье Среднего Сахалина 54

2.3.3. Западное побережье Южного Сахалина 56

2.3.4. Восточное побережье Южного Сахалина 58

Выводы по главе 60

Глава III. Определение терминов «склоновый сель» и «склоновый селевой бассейн» 62

3.1. Термин «слоновый сель» и «склоновый селевой бассейн» в описании различных авторов 62

3.2. Склоновый селевой бассейн как форма селевого рельефа 65

3.3. Морфодинамические особенности склоновых селевых бассейнов 72

3.4. Отличие склонового селя от других склоновых гравитационных процессов76

Выводы по главе 80

Глава IV. Формы склоновых селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин и их зависимости от литологического состава горных пород 82

4.1 Формы склоновых бассейнов и их морфометрические особенности 82

4.2 Литологические комплексы горных пород морских террас о. Сахалин 86

4.3 Взаимосвязь литологического состава горных пород и формы склонового селевого бассейна 89 Выводы по главе 93

Глава V. Эволюция селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин 97

5.1. Стадии эволюции селевых бассейнов на склонах морских террас о. Сахалин 97

5.2. Морфометрические особенности стадий эволюции селевых бассейнов 106

5.3. Схема эволюционного развития селевых бассейнов на склонах морских террас о. Сахалина 107

Выводы по главе 111

Заключение 113

Литература 115

• Воздействие селевых потоков на территории населенных пунктов и транспортные магистрали о. Сахалин
• Склоновый селевой бассейн как форма селевого рельефа
• Литологические комплексы горных пород морских террас о. Сахалин
• Схема эволюционного развития селевых бассейнов на склонах морских террас о. Сахалина

Введение к работе

Актуальность темы. На территории о. Сахалин значительная часть населенных пунктов и объектов транспортной инфраструктуры расположены в прибрежной зоне, что обусловлено природными факторами и историей освоения региона. Однако объекты, расположенные на морских террасах и у их подножия, зачастую оказываются в зоне развития экзогенных геологических процессов, из которых одними из наиболее опасных процессов являются склоновые сели.

Склоновые сели представляют собой одну из малоизученных форм гравитационного движения материала и долгое время не рассматривались как отдельный тип склоновых экзогенных процессов. Склоновые сели отличаются внезапностью, высокими скоростями и разрушительной силой, даже при небольших объемах селевых выносов (первые тыс. м³), а также высокой частотой формирования.

Воздействию селей со склонов морских террас о. Сахалин подвержено 180 км железных и 260 км автомобильных дорог, а также территории 19 населенных пунктов, в которых проживает более 120 тыс. человек, что составляет около 25% населения Сахалинской области.

Склоновые сели представляют угрозу конструктивной целостности транспортных магистралей и линейных объектов, водопропускных сооружений, мостовых переходов, а также отдельных объектов жилой и хозяйственной застройки. Наряду с прямыми материальными потерями от селевых процессов, значительно больший экономический урон приносят простои автомобильных и железных дорог от завалов селевыми отложениями (косвенный ущерб). Кроме непосредственного воздействия селей, значительный урон хозяйственной деятельности на урбанизированных территориях наносят активно растущие селевые бассейны, являющиеся эрозионными формами мезорельефа (овраги, врезы и т.д.), увеличивающие общую расчлененность рельефа, что негативно сказывается на территориальном планировании.

Для снижения негативного воздействия селевых процессов на
урбанизированные территории о. Сахалин необходимо учитывать

закономерности формирования и развития селевых бассейнов на склонах морских террас.

Объект исследования - селевые бассейны на склонах морских террас.

Предмет исследования - возникновение и развитие селевых бассейнов на склонах морских террас, а также зависимость формы селевого бассейна и типа селевого процесса от литологического состава горных пород.

Цель работы: определить особенности и закономерности динамики развития склоновых селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин.

Задачи исследования:

1. Идентифицировать склоновый селевой бассейн как отдельную форму селевого рельефа, определить особенности его геоморфологического строения, а также возникновения, развития, расположения и селевого процесса.

1. Разработать классификацию и выделить формы склоновых селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин. Выявить факторы, определяющие различия форм склоновых селевых бассейнов.

2. На основе особенностей геоморфологического строения селевого русла выделить стадии эволюции селевых бассейнов на морских террасах. Составить схему эволюционного развития селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации
вошли материалы 11-летних полевых исследований на территории о. Сахалин,
Курильских о-вов, п-ове Старицкого и на побережье Тауйской губы
(Магаданская область), в Горном Алтае, Восточных Саянах, Северном и
Западном Кавказе, на Памире и Тянь-Шане, в ходе которых были выполнены
наблюдения за возникновением и развитием склоновых селевых бассейнов,
склоновыми и долинными селями, а также другими склоновыми экзогенными
процессами. Обработан большой массив инженерно-геологических и
метеорологических данных, морфометрических и морфологических

характеристик селевых бассейнов.

В работе с различной степенью полноты использованы данные исследования 314 селевых бассейнов, расположенных на морских террасах, а также 93 геологические пробы, взятые из массивов горных пород, вмещающих селевые бассейны, селевых отложений и потенциальных селевых массивов.

В работе использованы архивные и полевые материалы лаборатории лавинных и селевых процессов Сахалинского филиала ДВГИ ДВО РАН, Сахалинского управления по гидрометеорологии и контролю окружающей среды (СахУГМС), АНО НИЦ «Геодинамика», Северо-Восточной научно-исследовательской станции ИМЗ СО РАН, НПО «Гидрогеолог».

Для создания теоретической основы диссертационной работы были проанализированы труды отечественных и зарубежных специалистов в области селеведения, инженерной геологии, механики грунтов и гидрологии: Ю. Б. Виноградова, В. Ф. Перова, С. М. Флейшмана, А. И. Шеко, Р. В. Хонина, Г. В. Полунина, Н. А. Казакова, Н. Н. Маслова, Г. М. Шахунянца и др.

При сборе и анализе материалов использовались традиционные методы географических исследований. Решение основных задач диссертационной работы основывались на применении сравнительно-географического, картографического, экспедиционного и других методов исследований природных систем.

Научная новизна.

1. Предложены новые определения терминов «склоновый сель» и «склоновый селевой бассейн».

2. Впервые разработана классификация форм склоновых селевых бассейнов на морских террасах, выявлена зависимость формы склонового селевого бассейна и типа селевого процесса от литологического состава горных пород. Составлена карта-схема геосистем склоновых селей на морских террасах о. Сахалин в масштабе 1:4 000 000 с картой-врезкой в масштабе 1:50 000 для участка восточного побережья Среднего Сахалина (одного из наиболее селеопасных участков побережья о. Сахалин).

3. Впервые разработана схема эволюционного развития селевых

бассейнов на склонах морских террас о. Сахалин.

Защищаемые положения.

3. Склоновый селевой бассейн - селевой бассейн, сформировавшийся преимущественно на коротком или среднем склоне в результате современных процессов эрозии и денудации, угол продольного уклона зоны транзита которого равен или превышает угол внутреннего трения пород потенциального селевого массива, с преобладающим сдвиговым или эрозионно-сдвиговым селевым процессом.

4. Различие форм склоновых селевых бассейнов на морских террасах обусловлено особенностями литологического состава слагающих горных пород. Разработана классификация форм склоновых селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин, на основе которой выделено 5 форм селевых бассейнов. Разработана методика построения карт геосистем склоновых селей на морских террасах.

5. На основе особенностей геоморфологического строения селевого русла выделено 4 стадии эволюции селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин. Разработана схема эволюции селевых бассейнов на склонах морских террас. Установлено, что формирование и пути развития склоновых селевых бассейнов на морских террасах о. Сахалин определяются геологическим составом горных пород, вмещающих селевые бассейны.

Личный вклад автора. Защищаемые положения, представленные в диссертационной работе, получены автором лично в ходе экспедиционных исследований на территории о. Сахалин, Курильских о-в, Магаданской области, Горного Алтая, Восточных Саян, Северного и Западного Кавказа, Памира, Тянь-Шаня. Кроме того, под руководством автора были организованы и проведены экспедиции на территории о. Сахалин и Магаданской области по изучению склоновых геодинамических процессов, в том числе селевых, на морских террасах.

Теоретическое значение работы. Устранение терминологических неточностей в понятиях «склоновый сель» и «склоновый селевой бассейн», а также определение отличий склоновых селей от долинных и других склоновых экзогенных процессов, позволяют выделить склоновый селевой бассейн как особую форму селевого рельефа и определить его место в классификации селевых бассейнов, а склоновый сель - как особый склоновый геодинамический процесс и оценить воздействие динамики развития склонового селевого бассейна на рельеф местности.

Практическое значение работы. Результаты диссертационной работы
обладают большим практическим значением, поскольку знание

закономерностей возникновения и развития склоновых селевых бассейнов позволяет прогнозировать скорость деградации земель вследствие активно растущих селевых бассейнов, а также разрабатывать мероприятия по инженерной защите. Использование схемы эволюционного развития селевых бассейнов на морских террасах позволяет снизить селевые риски при

территориальном планировании на урбанизированных территориях и трассировке линейных сооружений.

Область исследования соответствует паспорту специальности ВАК, шифр 25.00.25 – Геоморфология и эволюционная география по пунктам: 6. Динамическая геоморфология, 15. Проблемы региональной геоморфологии. Эволюционная география, 26. Взаимодействие природной среды и человека на различных этапах антропогенеза.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в

диссертационной работе, были представлены автором на российских и международных научных конференциях и симпозиумах: Международная конференция «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита» (Пятигорск, 2008); Научная конференция «Геодинамические процессы и природные катастрофы в Дальневосточном регионе» (Южно-Сахалинск, 2011); Молодежный научный симпозиум «Современные научные исследования на Дальнем Востоке» (Южно-Сахалинск 2011); IV Региональная конференция молодых ученых «Современные проблемы геологии, геохимии и экологии Дальнего Востока России» (Владивосток, 2012); II Международный симпозиум «Физика, химия и механика снега» (Южно-Сахалинск, 2013), III Международная конференция «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита» (Южно-Сахалинск, 2014), IV Международная конференция «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита» (Иркутск, 2016).

Публикации. По результатам исследований автором лично и в соавторстве опубликовано 25 работ, в том числе 6 статей в научных журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Работа изложена на 127 страницах, содержит 59 рисунков, 13 таблиц. Список литературы включает 121 источника, из которых 5 на иностранных языках.

Воздействие селевых потоков на территории населенных пунктов и транспортные магистрали о. Сахалин

Склоновые сели представляют угрозу конструктивной целостности транспортных магистралей и линейных объектов, водопропускных сооружений, мостовых переходов, а также отдельных объектов жилой и хозяйственной застройки. «Наряду с прямыми материальными потерями от селевых процессов, значительно больший экономический урон приносят простои автомобильных и железных дорог от завалов селевых отложений» (Казаков, 2000а). Так в августе 1981 г. несколько сотен сошедших селей разрушили полотно автомобильной и железной дорог на протяжении почти 200 км в Макаровском и Невельском районах Сахалинской области. В сентябре 1992 г. в течение двух недель полностью отсутствовало транспортное сообщение между южной и центральной частью острова Сахалин, в связи с массовым селеформированием на территории Макаровского района Сахалинской области. (Генсиоровский, Казаков 2008). В 2002 году 1-2 сентября в период прохождения тайфуна «Руса» в результате разрушений и повреждений полотна автомобильной и железной дорог селевыми потоками, автодорога Холмск - Невельск была закрыта на 2 суток, на автодороге Невельск - Шебунино движение было прервано на 4 суток.

Стоит отметить, что оценка величины ущерба от селевых процессов на территории о. Сахалин не производилась, так как многочисленные мелкие сели перекрывающие автодороги и задерживающие движение транспорта, ликвидируются силами местных организаций без отражения в документах. Кроме непосредственного воздействия селевых потоков, значительный ущерб на урбанизированных территориях наносят активно растущие селевые бассейны, являющиеся эрозионными формами рельефа (овраги, балки, врезы и т.д.) (рис.2.2).

Наибольший ущерб для территории о. Сахалин сели причиняют во время массового формирования (1875, 1928, 1954, 1964, 1970, 1978, 1981, 1992, 1993, 2002, 2009, 2010, 2012, 2013, 2015, 2016 гг.).

5-6 августа 1981 г. во время тайфуна «Филлис» было отмечено свыше 500 селевых потоков на урбанизированных территориях о. Сахалин (Казаков, 2000а).

Периоды массового селеформирования могут также регистрироваться в течение одного селеопасного периода. Причиной такой активности является предшествующее интенсивное увлажнение потенциальных селевых массивов (в результате затяжных дождей или интенсивного снеготаяния). Гидрометеорологическое явление, в данном случае, играет роль лишь триггерного механизма.

«В 2009 году на территории Макаровского района Сахалинской области было отмечено 4 периода массового селеформирования (22-24 июня, 08-09 июля, 15-17 июля и 20-24 августа)» (Генсиоровский, 2009а). В период с 22 по 24 июня было отмечено более 50 случаев селеформирования, в том числе 25 из них на территории г. Макаров.

В результате селепрохождения в течение трех суток было прервано транспортное сообщение между южной и центральной часть острова в связи с повреждением автомобильных и железных дорог.

В 2010 году на территории Невельского и Холмского районов (юго-западное побережье о. Сахалин) было отмечено 2 периода массового селеформирования (28-30 июля и 10-12 августа) (Рыбальченко, 2012а, 2012в). «Было зарегестрировано 77 случаев селеформирования (рис. 2.3, 2.4). Общая длина селевых завалов автомобильных дорог, городских улиц и придомовых территорий по Невельскому району превысила 1 км, по Хомскому району превысила 3 км» (Рыбальченко, 2012в). Помимо воздействия на транспортные магистрали, существенный ущерб был нанесен водохозяйственным объектам. «В Невельском районе селевыми потоками было замыто водохранилище, используемое для технических целей. В Холмском районе селевыми потоками, сошедшими в действующее водохранилище на территории г. Холмск было многократно повышено содержание взвешенных веществ в воде, используемой для питьевых целей. Значительная часть города в течение несколько суток оставалась без питьевой воды» (Рыбальченко, 2012в).

На побережье о. Сахалин в селеопасных районах расположено 19 населенных пунктов (табл. 2.1), численностью населения более 120 тыс. человек (рис. 2.4, 2.5) (Рыбальченко, 2012б).

Площадная пораженность селевыми процессами на побережье о. Сахалин варьируется в населенных пунктах от 1% до 50%.

Наиболее селеопасными районами на побережьях о. Сахалин являются Невельский, Холмский и Макаровский. (Рыбальченко, 2013б, 201 3в).

Выделено 5 основных участков транспортных магистралей побережья о. Сахалин, подверженных селевым процессам (Рыбальченко, 2013а):

транспортная магистраль с. Шебунино - с. Новосибирское (130 км), юго-западное побережье о. Сахалина;

транспортная магистраль с. Восточное - с. Туманово(45 км), юго-восточное побережье о. Сахалина;

транспортная магистраль (автомобильная дорога) с. Поречье- с. Бошняково (65 км), западное побережье о. Сахалина;

транспортная магистраль с. Третья падь - г. Корсаков (12 км), западное побережье Тонино-Анивского п-ова;

транспортная магистраль (автомобильная дорога) с. Новиково - р. Горемыка (12,5 км), западное побережье Тонино-Анивского п-ова.

Объемы селей со склонов морских террас не превышают 5 000 м , однако, в связи с большими уклонами селевых бассейнов, скорости селевых потоков могут достигать 20 м/с, максимальные расчетные расходы до 200 м3/с, максимальное расчетное давление на препятствие - 0,15 МПа (Руководство по изучению селевых потоков, 1976). На склонах морских террас формируются сели с различным вещественным составом и структурно-реологическим типом селевой массы (связные - грязевые и грязекаменные, несвязные наносоводные) Механизм формирования склоновых селей - оползневой (за счет оползней-сплывов) и эрозионный (Методическое руководство по комплексному изучению селей, 1971). Жидким агентом для переноса селевой массы могут являться как ливневые, так и талые воды. Период формирования селей на территории о. Сахалин - с конца апреля по начало ноября.

Основными факторами, определяющие селевой режим и характеристики селевых потоков на побережье о. Сахалин, являются геологические, гидрометеорологические и геоморфологические. «Стоит отметить, что геологические факторы является решающими в формировании селей, а гидрометеорологические выступают в роли триггерного механизма, активизирующего эти процессы» (Казаков, 2000а).

Склоновый селевой бассейн как форма селевого рельефа

Многие исследователи, затрагивающие проблематику склоновых селей и склоновых селевых бассейнов, сходятся во мнении, что склоновый селевой бассейн зачастую представлен отрицательной формой микро- и мезорельефа (промоиной, врезом и т.д.), приуроченной к склону и образованной различными экзогенными процессами, протекающими на склоне (эрозией, денудацией, селеформированием и др.) (Рыбальченко, 2017).

Стоит отметить, что интерпретация склоновых селей как геодинамических процессов присущих определенным типам рельефа местности или географическим областям совершенно не верна. Склоновые сели на территории России распространены повсеместно: от субтропиков вплоть до субарктических широт и встречаются не только в горной местности, но и в условиях низкогорья, а также на равнинах (низких склонах и террасах) и урбанизированных территориях, в том числе на антропогенно измененных и техногенных склонах выемок и насыпей (рис.3.4, 3.5).

Как правило, склоновые селевые бассейны представляют собой денудационные и эрозионные формы микрорельефа и мезорельефа (оползневые цирки, денудационные воронки, промоины, врезы, овраги и др.). Также склоновый селевой бассейн может представлять собой потенциальный селевой очаг. В данном случае поверхность склона лишена каких-либо отрицательных форм микрорельефа и содержит лишь незначительные следы плоскостной эрозии и формы эрозионного нанорельефа (оплывины, западины и т.д.).

Потенциальные селевые массивы склоновых селевых бассейнов могут быть сложены отложениями различного генезиса: коллювиальными, элювиальными или делювиальными отложениями, а также четвертичными отложениями, в случае аккумулятивных форм рельефа или техногенными грунтами.

Как и для любого селевого потока, для формирования склонового селя необходим ряд условий, определяющих саму возможность возникновения и характер селевого процесса: наличие потенциального селевого массива, жидкий агент для переноса твердой фазы и достаточный продольный уклон селевого бассейна. Очаги селеформирования зачастую располагаются на неустойчивых склонах или склонах в состоянии предельного равновесия (рис. 3.6) (Рыбальченко, 2017)

Важной характеристикой склона, определяющей возможность селеформирования, является «коэффициент устойчивости склона», который представляет собой отношение величины угла внутреннего трения горных пород потенциального селевого массива к крутизне склона: Ky=t9(P/tga, (3-1) где Ку - коэффициент устойчивости склона, а - угол продольного уклона склона, ф - угол внутреннего трения горных пород потенциального селевого массива (Маслов, 1977).

При значении Ку-1 склон находится в состоянии предельного равновесия (рис. 3.6а), при Ку 1 склон в неустойчивом состоянии (рис. 3.6б) (Маслов, 1977). На таких склонах активно развиваются склоновые геодинамические процессы, в том числе и склоновые сели. Характер же самого склонового экзогенного процесса зависит от множества различных факторов: климатических условий (продолжительность и интенсивность осадков, температурного режима горных пород и атмосферы), гидрогеологического режима, геоморфологических условий (глубины расчленения рельефа и относительных высот), физико-механических свойств горных пород, а также различных факторов, воздействующих на склон.

Рассмотрев суперпозицию сил, воздействующих на потенциальный селевой или оползневой массив рыхлообломочных горных пород, расположенный на склоне: сила тяжести Р от собственного веса рыхлообломочного массива горных пород имеет нормальную проекцию N, направленную перпендикулярно поверхности склона и тангенциальную проекцию Q. В результате воздействия данных сил возникает реакция опоры и нормальные напряжения о, а также касательные напряжения т, препятствующие движению массива вниз по склону под собственным весом и вовлечению его в склоновый геодинамический процесс: сель или оползень (рис. 3.7).

При должном обводнении или значительной степени выветривания жесткие структурные связи в потенциальном селевом массиве могут практически отсутствовать, т.е. коэффициент сцепления отдельных конгломератов горных пород практически равен нулю. В таком случае касательные напряжения т, характеризующие силу трения массива рыхлообломочных горных пород о поверхность склона и препятствующего смещению, равны: т = о х tgcp, (3.2) где т - касательные напряжения, о - нормальные напряжения, ф - угол внутреннего трения массива рыхлообломочных горных пород (Ломтадзе, 1977, Цытонович, 1983).

Таким образом, именно величина угла внутреннего трения массива рыхлообломочных горных пород (ф) характеризует усилия препятствующие вовлечению его в склоновый геодинамический процесс, в том числе склоновый сель. Для оценки возможности вовлечения потенциального селевого массива в склоновый геодинамический процесс необходимо сопоставить величину угла внутреннего трения горных пород ф и угла продольного уклона русла селевого бассейна а.

Для определения величины угла заложения склона способствующей вовлечению потенциального селевого массива в сдвиговый селевой процесс Ю. Б. Виноградовым предложено выражение первого критического угла: где р0 - плотность воды, кг/м ; р - плотность скелета грунта (минеральных частиц) рыхлообломочного массива, кг/м3; е -пористость грунта, ф - угол внутреннего трения горных пород рыхлообломочного массива (Виноградов, 1980а, 1980в, 2010).

Данное выражение не содержит величину коэффициента сцепления и справедливо лишь при полном затоплении или ином разрушении жестких структурных связей внутри рыхлообломочного массива горных пород.

В формуле (3.3) значение первого критического угла представляет собой произведение угла внутреннего трения рыхлообломочного массива горных пород (потенциального селевого массива) и выражения, учитывающего взвешивающее действие воды и ее относительный вес в массиве горных пород. Однако при вычислении величины первого критического угла для потенциального селевого массива его значения отличаются от угла внутреннего трения лишь на несколько десятых (табл. 3.1).

Таким образом, для оценки вероятности развития сдвигового селевого процесса наиболее удобно использовать величину угла внутреннего трения горных пород потенциального селевого массива.

Согласно Ю. Б. Виноградову «для развития сдвигового селевого процесса необходимы углы продольного уклона склона, превышающие первый критический угол» (Виноградов, 1977): а хь (3.4) где а1 - первый критический угол; а - угол продольного уклона склона.

Выражение (3.4), предложенное Ю. Б. Виноградовым, также справедливо для выражения а ф.

Ю. Б. Виноградовым также на основе величин критических углов (а1 и а2) предложено выражение для определения условий развития эрозионно-сдвигового процесса (3.5), которое оперирует показателями динамического угла внутреннего трения и динамической пористости (ф , е ). а1 а а2, (3.5)

Используя значение угла внутреннего трения горных пород потенциального селевого массива, и преобразовав выражения (3.4) и (3.5), запишем выражение, описывающее условия развития сдвигового и эрозионно-сдвигового селевого процесса в селевом бассейне (3.6). а ф, (3.6) где а - угол продольного уклона склона, ф - угол внутреннего трения горных пород потенциального селевого массива.

«Стоит отметить, что в случае, если потенциальный селевой массив сложен делювиальными или коллювиальными отложениями, под углом а стоит понимать угол заложения вероятной поверхности скольжения, представленной поверхностью коренных невыветрелых пород. В случае, когда склон лишен отложений, под углом а стоит понимать угол продольного уклона склона» (рис. 3.8) (Рыбальченко, 2017).

Литологические комплексы горных пород морских террас о. Сахалин

На склонах морских террас о. Сахалине можно выделить шесть литологических комплексов горных пород, в которых формируются склоновые сели: разнозернистый, песчаниковый, глинисто-алевролитовый, песчаниково-кремнистый, кремнисто-алевролитовый и вулканогенный. Эти комплексы различны по своим физическим свойствам и по степени устойчивости к факторам денудации и селеформированию (Полунин, 1989).

Разнозернистый литологический комплекс

Комплекс представлен рыхлыми четвертичными отложениями различных генетических типов. Отложения склонов находятся в постоянном движении, поэтому не достигают больших мощностей. Литологический состав их находится в прямой зависимости от состава подстилающих пород. На глиносто-алевролитовых породах это, главным образом, суглинки и глины с примесью щебня, который образуется в основном из кремнистых конкреций. Отложения, представленные преимущественно песчаниками, при разрушении и движении по склонам образуются супеси со щебнем. Эллювиально-деллювиальные отложения на метаморфических породах представлены щебнем на суглинистом цементе. Чем круче склоны, тем меньше процент содержания суглинков по отношению к щебню.

В состав верхнечетвертичного и современного элювия поверхностей выравнивания входит дресва и щебень на суглинистом цементе.

Делювиальные отложения склонов по своему составу аналогичны описанным выше элювиально-делювиальным образованиям. Мощность их колеблется от нескольких сантиметров в верхних частях склонов до 3 м у подножия. Сопротивление раздавливанию относительно крепких разностей 100-200 кг/см2 (Полунин, 1989).

Песчаниковый литологический комплекс

Песчаники преимущественно средне- и мелкозернистые на глинистом цементе, полимиктовые с редкой галькой кремнистых пород. Встречаются прослои глин.

Свиты неогенового возраста входящие в состав комплекса сильно подвержены абразии и денудации. Разная степень проницаемости определяет рельефообразующие свойства пород. Высокая проницаемость песчаников обуславливает хорошую инфильтрацию поверхностных вод и развитие суффозии и подземной эрозии, которые проявляются в рельефе в виде бессточных западин и вытянутых цепочками ложбин. Сопротивление раздавливанию относительно крепких разностей 100-200 кг/см2 (Полунин, 1989).

Глинисто-алевролитовый литологический комплекс

Литологический состав комплекса представлен глинами, алевролитами, аргиллитами с прослоями песчаников и углей. Характерной особенностью этих пород является наличие в них скрытой трещиноватости, которая проявляется в процессе выветривания при высыхании верхних слоев коренных пород: последние растрескиваясь, превращаются в щебень. Многократное повторное смачивание щебня способствует освобождению глинистого материала и переходу щебнистых отложений в глинистые оплывины.

В состоянии постоянного увлажнения аргиллиты и алевролиты устойчивы к эрозии. Низкая фильтрационная способность глинистых пород определяет высокий поверхностный сток, что приводит к интенсивному врезу рек и формированию глубоких долин.

Высокая размокаемость глинисто-алевролитовых пород служит одной из причин образования многочисленных оползней глетчерного типа и селевых потоков. Глинисто-алевролитовые породы везде слабо литифицированы и сравнительно легко подвергаются денудации Сопротивление раздавливанию относительно крепких разностей 100-200 кг/см2 (Полунин, 1989). Песчаниково-кремнистый литологический комплекс

Характерная особенность комплекса - пестрота литологического состава. Наиболее распространены скальные и полускальные породы средней степени литификации (возраст от мела до неогена). Наблюдается чередование в разрезах с взаимным фациальным замещением различных типов песчаников и конгломератов, алевролитов, аргиллитов, пластов изверженных пород и их туфов.

В целом породы комплекса обладают весьма контрастными физическими свойствами: от максимально устойчивых разновидностей кварцевых песчаников и конгломератов до слабоустойчивых и легко размокаемых алевролитов и песчаников. Цемент псаммитовой фракции обычно хлоритово-глинистый, хлоритовый, карбонатный и кремнистый, преимущественно порового и базальтового типа. Сопротивление раздавливанию относительно крепких разностей 200-500 кг/см2. (Полунин, 1989).

Кремнисто-алевролитовый литологический комплекс Породы комплекса относятся к песчано-глинистой формации. В состав комплекса входят кремнистые алевролиты и аргиллиты, которые по простирании иногда замещаются мелкозернистыми песчаниками. Эти породы однообразны по своему составу, состоят из угловатых и слабоокатанных обломков кварца, полевого шпата, биотита и хлорита. На склонах сложенных горными породами кремнисто-алевролитового комплекса активно развиты процессы выветривания и делювиального сноса. Характерная особенность алевролитов - наличие скрытой трещиноватости, проявляющейся в процессе выветривания. Она способствует образованию остроугольного щебня, который сплошным чехлом покрывает коренные породы (Полунин, 1989).

Вулканогенный литологический комплекс

В составе комплекса вулканогенно-осадочных образований преобладают вулканомиктовые породы: туфогенные песчаники, туфоконгломераты, туфовые алевролиты, различного рода песчаники.

Обломочный материал песчаников представлен зернами кварца, полевых шпатов, кремнистых пород. Присутствует стекло и обломки эффузивного материала. Андезиты и андезиты-базальты темно-серого, почти черного цвета, массивные, мелкозернистые, обладают порфировой структурой, устойчивы к выветриванию.

Значение объемного веса пород изменяется в больших пределах, соответственно и значения пористости имеют значительные колебания (0,8 - 6,7%). В зависимости от пористости изменяется водопоглощение, а, следовательно, прочность пород и их морозостойкость.

Минералы, входящие в состав кристаллических пород, обладают неодинаковыми коэффициентами расширения. Чем разнородней минералогический состав, тем при насыщении водой и замораживании породы будут быстрей разрушаться, а морозостойкость их падать. Породы, обладающие большими колебаниями удельного веса и большим водопоглощением, в водонасыщенном состоянии имеют низкую прочность на сжатие.

В отличие от андезито-базальтов их туфы менее устойчивы и обладают более низкими физико-механическими характеристиками. Изверженные породы имеют высокую хрупкость, поэтому они, за исключением отдельных массивов сильно трещиноваты и обладают высокой водообильностью. В целом породы вулканогенно-осадочного комплекса относятся к категории высокоустойчивых. Сопротивление раздавливанию относительно крепких разностей 800-1300 кг/см2 (Полунин, 1989).

Схема эволюционного развития селевых бассейнов на склонах морских террас о. Сахалина

На основе морфометрических и геологических данных, а также полевых и стационарных наблюдений, для отдельной местности можно составить схему эволюционного развития склоновых селевых бассейнов, которое содержит информацию о форме селевого бассейна, стадии и пути его развития, литологическом составе горных пород и типе селевого процесса.

Основой для создания схемы эволюционного развития является реестр селевых бассейнов, исследуемой территории, с указанием их морфометрических характеристик (ширины, глубины, длины и морфометрической формулы), соотношения размеров морфодинамических зон, уклона зоны транзита, наличия селевых очагов, а также литологического состава горных пород. На основе морфометрических характеристик и морфометрической формулы из реестра выделяются наиболее характерные формы селевых бассейнов.

Учитывая зависимость формы селевого бассейна от литологического состава горных пород, те или иные выделенные формы селевых бассейнов относятся к отдельным литологическим комплексам (по Г. В. Полунину), либо группам литологических комплексов по степени литификации (рыхлые, слабо или сильно литифицированные). Для отдельных литологических комплексов или групп литологических комплексов, учитывая морфометрические признаки селевых бассейнов (продольный уклон зоны транзита, наличие селевых очагов и соотношение длин водосбора селевого бассейна и селевого очага), определяется к какой стадии эволюции относятся те или иные формы селевых бассейнов. На основе литологического состава горных пород и стадии развития селевого бассейна определятся преобладающий тип селевого процесса.

Учитывая тип селевого процесса и форму селевого бассейна, а также полевые наблюдения определяются возможные пути развития селевых бассейнов.

Используя алгоритм (рис. 5.9), составляется эволюционное древо развития.

Схема эволюционного развития селевых бассейнов позволяет прогнозировать возможные пути преобразования и развития форм эрозионного и денудационного рельефа, являющихся селевыми бассейнами (рис. 5.10), а также разрабатывать комплекс мероприятий по инженерной защите и снижению негативного воздействия (табл. 5.2). Составленная схема эволюционного развития селевых бассейнов на морских террасах, особенно актуальна при территориальном планировании и трассировке линейных сооружений на урбанизированных территориях.