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. Наявні відомості про швидко що 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.

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.

У цій теорії катастрофами названі стрибкоподібні зміни, що виникають у вигляді раптової відповіді системи на плавну зміну зовнішніх умов. Отже, в застосуванні до процесів рел'ефообразованія 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 рельєфоутворення. 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.

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.

Селеві потоки (рис. 68) несуть велику кількість попелу, грунту і каменів, змішаних з водою, на великій швидкості.

Мал. 68. Селевий потік

Мал. 69. Астроблема Швайнг (Південна Африка) має діаметр 1.2 км; час її утворення 220 000 років. Добре видно цокольний кільцевої вал висотою 60 м. І сплощене дно, покрите глинистими соленосними відкладеннями четвертинного періоду

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.

ВУкаіни виявлені 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. У 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 (рис. 70).

На суші прикладами швидких і часто катастрофічних гравітаційних процесів служать обвали, зсуви і снігові лавини (рис. 71-72).

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

Мал. 71. Снігова лавина

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.

Мал. 73. Тропічний циклон

До катастрофічних змін в рельєфі призводять урагани, самуми, смерчі і торнадо, тропічні циклони (рис. 73-74).

Мал. 74. Тропічний циклон (вид з космосу)

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.

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.2).