Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2022, № 2, стр. 338-47

ВВЕДЕНИЕ

Южный Урал и Предуралье охватывают территорию семи субъектов Российской Федерации (РФ). Основная часть рассматриваемого региона целиком занимает территорию Республики Башкортостан и лишь частично затрагивает сопредельные с ней субъекты РФ.

На Южном Урале и Предуралье, как и в других регионах, геологические процессы представлены процессами эндогенного и экзогенного генезиса.

Процессы эндогенного генезиса (ЭнГП), вызывавшие разрушение или деформацию зданий и сооружений, в последние 50 лет в рассматриваемом регионе не фиксировались. Согласно общему сейсмическому районированию территории РФ (СП 14.13330.2018) на Южном Урале и в его предгорьях 34 населенных пункта (0.7% от всех пунктов Башкортостана) расположены в районах с расчетной сейсмической интенсивностью 6 балов (по шкале MSK-64) и степенью сейсмической опасности 1–5% в течение 50 лет [19, с. 60]. Современные тектонические движения, влияющие на активность развития экзогенных геологических процессов, обусловливают общий, хотя и неравномерный подъем территории Республики Башкортостан (РБ). В Предуралье скорости подъема достигают 4.5–5.0 мм/год, в Предуральском прогибе – 2.8–4.8 мм/год и на Урале 5.5–6.5 мм/год [17].

Весьма разнообразные геолого-геоморфологические и гидрогеологические условия Южного Урала и Предуралья предопределили развитие генетически различных видов экзогенных геологических процессов (ЭкГП), характерных как для равнинных, так и для горных областей. Наиболее распространены в регионе процессы, связанные с деятельностью: гравитационных сил (курумообразование, осыпной, обвальный и оползневой процессы), поверхностных вод (абразия, речная и овражная эрозия) и преимущественно подземных вод (карст, суффозия). Установлено, что наибольшее воздействие на населенные пункты республики оказывают речная боковая эрозия и карст, значительно в меньшей степени – оползневой процесс, а отрицательное воздействие других видов ЭкГП проявляется эпизодически и локально [24].

Каждый четвертый населенный пункт Башкортостана подвержен или может быть подвержен отрицательному (с прямым материальным ущербом) воздействию ЭкГП [25].

Согласно Своду Правил (СП 115.13330.2016) “Геофизика опасных природных воздействий” [20], указанные ЭкГП относятся к опасным геологическим процессам (ОГП), под которыми автор понимает геологические процессы, отрицательно воздействующие или, которые потенциально могут негативно воздействовать на объекты экономики, вызывать чрезвычайные ситуации и другие обстановки природной среды, неблагоприятно сказывающиеся на жизнедеятельности человека.

Актуальность исследований. Современная активность развития ОГП является важным показателем для принятия управленческих решений по предотвращению негативного их воздействия на объекты экономики и безопасности населения. Сводные данные о современной активности их развития по региону приводятся впервые.

Цель исследования – определение современной активности наиболее распространенных и опасных видов экзогенных геологических процессов Южного Урала и Предуралья.

Исходными данными для исследований послужили производственные геологические отчеты ПГО “Башкиргеология” по изучению ЭкГП и составлению (по методике ВСЕГИНГЕО [16]) карт пораженности территории РБ проявлениями ЭкГП и подверженности населенных пунктов республики их воздействию масштаба 1:200 000 (Смирнов, Ткачев, 1986 г., Смирнов, Нагуманов, Ткачев, 1989 г., Смирнов, 1994 г.). Они послужили основой для определения видов ОГП, характеру их распространения и активности развития.

Современная активность развития речной боковой эрозии оценена методом сравнения материалов дешифрирования аэрофотоснимков 1953–1955 гг. залета с современными (2018–2019 гг.) космоснимками на основе ГИС SAS.Planet (http://www.sasgis.org/sasplaneta). Результаты этого сравнения заверены данными ведения мониторинга состояния берегов водных объектов, который осуществлялся по госконтрактам Министерства природопользования и экологии Республики Башкортостан (Минэкологии РБ) с ГУП “Башгеолцентр” (2009–2011 гг.), Научно-исследовательским институтом Безопасности жизнедеятельности Республики Башкортостан (2012–2018 гг., НИИ БЖД РБ) и ООО “Институт эколого-географических исследований” (2019–2020 гг., ООО ИЭГИ). Результаты ведения мониторинга состояния речных берегов отражены в ежегодных Государственных докладах о состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан Минэкологии РБ [2, с. 276–279; 3, с. 309; 4, с. 281–286; 5, с. 306–309; 6, с. 286–288; 7, с. 261–266; 8, с. 262–266; 9, с. 273–278; 10, с. 247–250; 11, с. 253–257; 12, с. 256–257].

Современная активность развития карста и оползневого процесса оценена по частоте образования карстовых провалов [22, 25, 26] и оползней в 2000–2020 гг. на основе их оперативного обследования автором совместно с О.В. Садыковой (Отделение мониторинга по РБ Филиала “Приволжский Региональный центр ГМСН”) и В.Г. Камаловым (ООО “Архстройизыскания”).

БОКОВАЯ ЭРОЗИЯ РЕК

Вполне естественно, что в количественном отношении речная эрозия в сравнении с другими видами ЭкГП, оказывает наибольшее воздействие на хозяйственные объекты, поскольку подавляющая часть населенных пунктов расположена вдоль рек. В каждом седьмом населенном пункте республики (13.7% от всех населенных пунктов Башкортостана) имеются селитебные территории подверженные или, которые могут быть подвержены боковой эрозии рек, проявляющейся в подмыве и разрушении берегов. Основной ущерб от боковой эрозии рек заключается в сокращении площадей приусадебных участков. Однако, были зафиксированы случаи, когда из-за размыва речных берегов переносились на новое место жилые дома и части приречных улиц (д. Верхнеиткулово, Ишимбайский район РБ, правый берег р. Селеук).

Развитие речной боковой эрозии вынуждает ежегодно проводить строительство инженерных сооружений берегоукрепления и проведения русловыпрямительных работ на участках размыва берегов. Так, в 2019 г. они проведены на участках размыва берегов на р. Янаулка в г. Янаул; на р. Инзер у дд. Узунларово, Усть-Басу, Узунларово в Архангельском районе РБ [11]. В 2020 г. их строительство начато на р. Мал. Кизил в с. Баимово и д. Туишево; на р. Бол. Кизил в д. Искаково и с. Целинное в Абзелиловском районе; на р. Ай в дд. Гумерово, Новомещерово, Новояушево, Старомещерово, Тимиряково и Юнусово в Мечетлинском районе РБ. По данным Минэкологии РБ на строительство инженерных сооружений берегоукрепления и проведения русловыпрямительных работ ежегодно затрачивается десятки миллионов рублей. Так, в 2017–2019 гг. на берегоукрепительные мероприятия на р. Белой (главной водной артерии региона) только в г. Уфа по федеральной целевой программе “Развитие водохозяйственного комплекса РФ в 2012–2020 гг.” из всех источников финансирования затрачено 2.3 млрд руб. [9–11].

Общеизвестно, что наивысшая скорость размыва берегов характерна для берегов, сложенных рыхлыми нелитифицированными отложениями, наиболее податливыми разрушению в периоды прохождений по рекам максимальных руслоформирующих расходов (весеннее половодье и летние паводки) на крутых поворотах русел рек, а также на зауженных участках долин рек, где вся живая сила водного потока сосредотачивается в их днищах.

По данным полевого обследования населенных пунктов, подверженных воздействию боковой эрозии рек при изучении ЭкГП в 1983–1994 гг. (Смирнов, Ткачев, 1986 г., Смирнов, Нагуманов, Ткачев, 1989 г., Смирнов, 1994 г.), оценена скорость размыва речных берегов региона, которая актуализирована методом сравнения конфигурации русел рек на аэрофотоснимках 1953–1955 гг. залета с таковыми на современных космоснимках 2017–2019 гг. (табл. 1, рис. 1).

Рис. 1.

Изменение конфигурации русла р. Дема. Контур русла реки: 1 – современный; 2 – на аэрофотоснимках 1953 г. залета; 3 – высота подмываемого берега, м.

Активность развития речной боковой эрозии рек в последнее десятилетние оценена по данным ведения мониторинга состояния берегов рек на наблюдательных участках, на которых ежегодно определялась скорость размыва речных берегов по грунтовым реперам вышеуказанными организациями. На 01.01.2021 наблюдательная сеть за режимом размыва речных берегов на территории РБ состоит из 29 участков (рис. 2).

Рис. 2.

Наблюдательная сеть мониторинга берегов водных объектов (ГУП “Башгеолцентр”, НИИ БЖД РБ, ООО “ИЭГИ”) на карте орографических областей и районов Республики Башкортостан по [23] на 01.01.2021.

Условные обозначения: I. Область Русской равнины (Предуралье). Районы: 1 – Уфимское плато, 2 – Бугульмино-Белебеевская возвышенность, 3 – Общий Сырт (возвышенность); Прибельская равнина (I-Г): 4 – пологоволнистая и 5 – холмисто-увалистая; 6 – Приайская равнина; 7 – Белокатайстое плато; 8 – холмисто-увалистые предгорья западного склона Урала.

II. Область горного Урала. Районы: 9 – низкогорные хребты западного склона Урала, 10 – среднегорные хребты западного склона Урала; Южно-Уральское плоскогорье (II-В): 11– Зилаирское плато, 12 – плато Уралтау; 13 – Хребет Уралтау; 14 – низкогорные хребты восточного склона Урала.

III. Область Западно-Сибирской равнины (Зауралье). Районы: 15 – грядово-мелкосопочные предгорья восточного склона Урала, 16 – Сакмаро-Таналыкская высокая равнина, 17 – Кизило-Уртазымская равнина.

18 – террасы крупных речных долин. 19 – границы: а – областей, б – районов. 20 – наблюдательные участки (номер в кружке): 1 – д. Байназарово, р. Белая; 2 – с. Ир, р. Белая; 3 – с. Зирган, р. Белая; 4 – г. Уфа (район Мелькомбината), р. Белая: 5 – г. Бирск, р. Белая; 6 – д. Старые Киешки, р. Белая; 7 – с. Бакалы, р. Сюнь; 8 – д. Пенькозавода, р. Сюнь; 9 – д. Худайбердино, р. Кривля; 10 – с. Усмангали, р. Бол. Инзер; 11 – с. Узунларово, р. Инзер; 12 – с. Юнны, р. База; 13 – д. Утягулово, р. Касмарка; 14 – с. Тазларово, р. Мал. Сурень; 15 – д. Ниж. Сарабиль, р. Бол. Сурень; 16 – д. Биккужа, р. Бол. Сурень; 17 – д. Новомещерево, Ай; 18 – д. Старомещерево, р. Ай; 19 – с. Нижегородка, р. Дема; 20 – д. Новоитикеево, р. Аургазы; 21 – с. Иглино, р. Белекес; 22 – с. Менеузтамак, р. Менеуз; 23 – д. Чебыково, р. Шады; 24 – с. Исянгулово, р. Ташла; 25 – г. Сибай, р. Камышлы-Узяк; 26 – с. Турумбетово, р. Уршак; 27 – с. Кирюшкино, р. Ашкадар; 28 – с. Баимово, Мал. Кизил; 29 – с. Зубово, р. Берсувань.

На начало ведения мониторинга берегов (2009 г.) наблюдательные участки были определены на основе карт подверженности населенных пунктов воздействию ЭкГП, на которых боковая эрозия рек непосредственно угрожала объектам экономики.

Следует отметить, что на отрезках рек, где размыв берегов происходил наиболее интенсивно, еще до начала ведения мониторинга берегов рек были проведены берегоукрепительные мероприятия, и они не были включены в наблюдательную сеть.

В процессе ведения мониторинга наблюдательная сеть подвергалась корректировке. Участки, где размыв речных берегов практически не наблюдался или на которых в период ведения мониторинга состояния берегов были созданы берегоукрепительные сооружения, закрывались, а вместо них открывались новые, где фиксировался активный размыв берегов рек. Вследствие этого, количество наблюдательных участков от года к году колебалось от 26 до 36, но в целом структура наблюдательной сети оставалась неизменной.

На основе зафиксированных значений скоростей размыва речных берегов на наблюдательных участках они были ранжированы на 4 категории: низкая (скорость размыва менее 0.5 м/год), средняя (0.6–1.0 м/год), высокая (1.1–3.0 м/год) и очень высокая (более 3.0 м/год) [2–12].

Согласно СП 115.13330.2016 отрезки рек со скоростями размыва берегов более 3.0 м/год, 1.0–3.0 м/год и 0.1–1.0 м/год относятся к территориям соответственно: весьма опасным, опасным и умеренно опасным (см. сноску 2 [20]).

Низкие скорости размыва речных берегов практически не оказывают отрицательного воздействия на объекты экономики, а средние – для рассматриваемого региона являются обычными. Очень высокая скорость размыва речных берегов в 10-летнем ряду наблюдений зафиксирована в 2013 г. на р. Ай (4.0 м), где подмыву подвержены уступы I надпойменной террасы, сложенные песками и супесями. Высокая скорость размыва речных берегов наблюдалась в 2013 и 2014 гг., отличавшихся в ряду наблюдений наибольшей многоводностью [2–12]. Так, в 2013 г. она достигала на реках: Бол. Сурень – 2.4 м, Белая – 2.2 м, Сюнь – 1.6 м, Бол. Инзер – 1.2 м [5].

В последние 5 лет (2016–2020 гг.) скорость размыва речных берегов по всему рассматриваему региону оценивается как низкая и обусловлена маловодностью этого периода в ряду наблюдений [8–12] (рис. 3).

Рис. 3.

Максимальные скорости размыва речных берегов на типичных наблюдательных участках, м/год. Примечание: нпт – надпойменная терраса.

КАРСТ

Карст – экзогенный геологический процесс, обусловленный растворяющей и эродирующей деятельностью природных и техногенных вод, циркулирующих в относительно легкорастворимых горных породах, в результате которой образуются подземные и поверхностные карстовые формы (карстопроявления). Типизация карста региона отражена на рис. 4.

Рис. 4.

Типы карста Южного Урала и Предуралья [26, 33]

Условные обозначения: Карстовая страна Восточно-Европейской равнины (I): 1 – (I-А) равнинный карст в горизонтально и пологозалегающих породах Предуралья; 2 – (I-B) равнинный и предгорный карст Предуралья в пологозалегающих и слабо дислоцированных породах. Уральская карстовая страна (II): 3 – (II-А) горный и предгорный карст в дислоцированных и сильно дислоцированных образованиях Урала; 4 – (II-B) равнинный карст в складчато-глыбовых отложениях Зауралья. Типы карста: 5 – сульфатный в породах кунгурского яруса (P₁k) нижней перми (I-А); 6 – карбонатный в верхнепермских породах казанского (P₂kz), уфимского (P₁u) яруса и лемазинской свиты (P₁lm) нижней перми (I-А), нижнего, среднего палеозоя (PZ₁₊₂) и верхнего рифея (RF₃) (II-А); 7 – сульфатно-карбонатный в верхне- и нижнепермских породах казанского (P₂kz) и кунгурского (P₁k) ярусов (I-А); 8 – кластокарст в породах кунгурского яруса кошелевской свиты (P₁ks) и уфимского яруса (P₁u) нижней перми (I-А). Локальные проявления карста: 10 – сульфатного, 11 – карбонатного, 12 – кластокарста, 13 – сульфидного. 14 – крупные карстовые провалы с фиксированным временем образования. 15 –границы: а) – карстовых стран, б) – типов карста по характеру рельефа и условиям залегания горных пород. 16 – контур палеодолин, откартированный Н.Н. Толстуновой в масштабе 1:500 000 (1994 г.) по данным государственной геологической съемки масштаба 1:200 000.

В большинстве случаев, за исключением развития карста в условиях открытого (голого или средиземноморского) его типа, а также в пещерах, карстовый процесс срыт от непосредственного исследования, поэтому очень часто об интенсивности и активности его развития судят по карстопроявлениям, особенно на первых этапах изысканий.

Если условия развития карста для рассматриваемой территории, как и для других карстовых регионов, одинаковы, то факторы интенсивности распространения его форм и активности их развития зависят от конкретных природных условий, которые представлены двумя их основными группами: геолого-геоморфологической и климато-гидрогеологической [35]. На современном этапе к ним присоединилась группа техногенных факторов, которая определяется степенью антропогенной нагрузки на геологическую среду. Природные и техногенные факторы могут как замедлять, так и ускорять развитие карста и часто влияют на него в совокупности друг с другом [34, 35].

В силу большей скорости растворения сульфатов в сравнении с карбонатами интенсивность распространения карстопроявлений в районах развития первого до 5 раз выше, чем второго. Пораженность карстовыми формами рельефа, связанными с развитием сульфатного карста, достигает 25% (иногда и выше), тогда как карбонатного – не превышает 5% и обычно составляет менее 1%. В Южном Предуралье максимальная закарстованность сульфатного карста наблюдается на участках, сложенных белыми сахаровидными (без примесей) гипсами, а для карбонатного карста – наиболее чистыми по составу органогенными известняками [24, 35].

Максимальное распространение поверхностных карстопроявлений наблюдается на участках сульфатного открытого карста. В районах его развития плотность поверхностных карстопроявлений (воронок, колодцев) достигает 400 (долина р. Аургазы) [24] и даже 1100 шт. (долина р. Селеук) на 1 км² площади карстовых полей [30]. При одинаковом составе покрывающих сульфатные карстующиеся породы отложений пораженность поверхностными карстопроявлениями обратно пропорциональна их мощности. При одинаковой мощности покрывающих карстующиеся породы отложений она увеличивается от крепких в физико-механическом отношении пород к более слабым и от водонепроницаемых пород к водопроницаемым по трещинам, при наибольшей пораженности ими покровных отложений, водопроницаемость которых обусловлена их пористостью.

Повсеместно поверхностная закарстованность закономерно уменьшается от древних форм рельефа к молодым [28] и увеличивается от осей отрицательных неотектонических структур к сводам положительных [1].

Наиболее часты и многообразны формы сульфатного карста на коренных склонах долин (карст речных долин). При этом на высоких склонах в обстановке активного водообмена карстовые формы более разнообразны и многочисленны, чем на низких и пологих, где водообмен затруднен [34, 35].

Многолетними (~40 лет) мониторинговыми наблюдениями за карстопроявлениями в г. Уфе установлено, что в условиях интенсивного водообмена карстовых вод образуется в среднем два новых, хотя и малых (в поперечнике до 3 м и глубиной не более 1.5 м) провала в год, тогда как в условиях затрудненного водообмена трещинно-карстовых вод возникновение их крайне редко. Кроме того, установлено, что наиболее часто провалы образуются весной, а в многолетнем ряду – в годы с повышенным количеством атмосферных осадков [21, 26].

Наиболее представительным показателем современной активности развития карста является частота возникновения свежих карстовых провалов. Она опосредованно свидетельствует не только о скорости растворения и выщелачивания карстующихся пород, но вбирает в себя и все факторы, способствующие образованию современных карстопроявлений, а активность провалообразования является важным показателем карстоопасности территории и регламентирован СП 115.13330.2016 [20].

В 90 населенных пунктах Башкортостана карст активно проявляется на поверхности в виде провалов и воронок, а около 340 пунктов находятся на территориях возможного их образования (8.2% от всех населенных пунктов РБ). Вновь образующиеся карстовые провалы вызывают возникновение чрезвычайных ситуаций различного характера – от полного разрушения или деформаций зданий и сооружений до негативного морально-психологического воздействия на население, проживающее в районах их возникновения [27]. Только в Уфе с 1963 по 2020 гг. зафиксировано не менее 40 случаев деформаций зданий (в том числе многоэтажных) и инженерных сооружений (автомобильные и железнодорожные пути сообщения, ЛЭП и др.), обусловленных карстом [14]. Яркий пример – пятиэтажное здание Центра социальной защиты населения, возведенное в 1977 г., из-за деформации фундамента и самого здания, вызванной карстом, даже после принятия мер противокарстовой защиты в 1982 г., было признано аварийным, а позже снесено [15]. Свежий пример – деформация 9-этажного жилого дома в Уфе по ул. Интернациональной, 193/2. Она обусловлена образованием 25.11.2016 рядом с домом карстового провала диаметром 5 м и глубиной 10 м, в котором исчез автомобиль Лада-Калина, что широко освещалось местными СМИ.

Провал, образовавшийся весной 2000 г. в Демском районе Уфы (Чебоксарский переулок, 15), на проезжей части дороги вынудил жителей ближайших домов покинуть их более чем на сутки, что было обусловлено активным увеличением его размеров, которое сопровождалось содроганием грунта и излиянием из провала подземных вод [27].

Из фондовых и архивных источников автором собраны сведения по ~330 значительным (с поперечником и глубиной более 3 м) карстовым провалам, образовавшимся в регионе за последние 100 лет (1920–2020 гг.). Несомненно, что количество карстовых провалов в регионе значительно больше, но мелкие из них остались, по-видимому, не учтенными особенно вдали от населенных пунктов, тогда как крупные провалы редко остаются незамеченными местным населением. Согласно СП 115.13330.2016 [20], территории, на которых возникают карстовые провалы диаметром 3–20 м относятся к опасным, а диаметром более 20 м – к весьма опасным.

Собранные сведения по провалам с фиксированным временем образования систематизированы автором в базе данных, сформированной в ГИС “Панорама” [26], на основании которой произведена современная оценка развития карста.

Наиболее часто карстовые провалы возникали в Южном Предуралье и обусловлены развитием карста в нижнепермских гипсах кунгурского яруса. Ежегодно в регионе в районах развития сульфатного карста образуются 2–3 новых карстовых провала, а один раз в 3–5 лет возникают аномально крупные (поперечником до 40 м и глубиной до 20 м) [22]. В районах развития карбонатного и сульфатно-карбонатного карста современные провалы возникали относительно редко. С 1920 по 2020 гг. в районах развития этих типов карста возникло не более 20 значительных карстовых провалов поперечником до 12 м и глубиной до 6 м [26].

Наиболее полные сведения о карстовых провалах собраны автором с 2000 по 2020 гг. За этот период достоверно установлено образование 34 относительно крупных карстовых провала в поперечнике более 3.0 м (до 40.0 м) и глубиной более 2.0 м (до 20.0 м). Все они возникли в Южном Предуралье и связаны с карстом в гипсах иренского горизонта кунгурского яруса. Наибольшее их количество образовалось в Уфе (12 шт.), где к природным факторам развития карста добавляются техногенные, главные из которых – утечки из водонесущих коммуникаций [35] (рис. 5).

Рис. 5.

Техногенный провал над ливневым коллектором в Уфе, ул. Цюрупа, 38: а – общий вид провала, б – свод коллектора в борту провала. Дата образования 02.07.2021. Фото А.И. Смирнова.

Более половины карстовых провалов образовалось в долинах рек. Основная их часть (12 шт.) возникла в пределах вторых надпойменных террас р. Белая (левобережной) и р. Уфа (правобережной). Все они тяготеют к подножьям современных коренных склонов долин рек или к склонам предкинельских (ранний плейстоцен) палеодолин. На поймах и первых надпойменных террасах долин рек карстовые провалы образовывались значительно реже. Чаще всего они располагаются в тыловых их частях, характеризуются небольшими размерами в плане (не более 10.0 м) и незначительной глубиной (до 3.0 м). На вторых надпойменных террасах глубина чаше- и котлообразных провалов иногда достигает 10.0 м при поперечнике до 20.0 м. На склонах долин-дрен и водораздельных пространствах образовалось по 9 карстовых провалов. На первых они тяготеют к нижним или верхним их частям, а на вторых – к придолинным частям водораздельных пространств [26]. Приуроченность провалов к придолинным частям водораздельных пространств, связана с хорошо известной общей закономерностью усиления развития карста от “ядер” водораздельных пространств к речным долинам [32].

По количеству (15 шт.) и объему (81.7 тыс. м³) карстовые провалы наиболее часто образовывались в условиях закрытого (русского) типа карста, где красующиеся гипсы кунгурского яруса залегают под скальными и полускальными отложениями уфимского яруса с трещинной водопроницаемостью. Чуть реже они возникали в районах развития перекрытого (подаллювиального или камского) типа карста (14 шт. объемом 22.7 тыс. м³), в условиях перекрытия гипсов кунгура аллювиальными плейстоценовыми образованиями с поровой водопроницаемостью. Наименьшее же количество карстовых провалов произошло в условиях покрытия карстующихся гипсов суглинисто-глинистыми неоген-четвертичными слабоводопроницаемыми отложениями (2 шт. объемом 0.6 тыс. м³) [26].

Общим для всех современных карстовых провалов (в любых условиях их возникновения) является то, что они образовались на территориях с повышенной пораженностью поверхностными карстопроявлениями, что связано с унаследованностью их образования от развития карста в неоген-четвертичное время, как по территории, так и по направленности. Резко активизировавшись в предкинельское время (время заложения палео-долин рек), что обусловлено увеличением мощности дренированной карстующейся тощи, карст наиболее активно продолжает развиваться в тех же самых местах.

Еще одной общей особенностью образования современных карстовых провалов является их приуроченность к положительным неотектоническим поднятиям, на что указывал еще в конце 1970-х гг. В.Г. Вахрушев [1]. Так, в 2000–2020 гг. наиболее крупные провалы возникли в пределах Рязано-Охлебининского вала на Уршак-Бельском и Уфа-Симском междуречьях, для которого характеры наивысшие скорости подъема современных тектонических движений в Предуралье [22].

Среднее значение образования крупных провалов в 2000–2020 гг. в регионе составило 1.7 провала в год. В последнее десятилетие отмечается общее увеличение образования крупных карстовых провалов с 0.7 провала в год в 2000–2010 гг. до 2.7 провала в год в 2011–2020 гг., а наибольшая частота образования провалов (6 шт.) отмечена в 2016 г., с максимальным их объемом 69.7 тыс. м³ при среднем значении за 20 лет – 6.3 тыс. м³. Причины резкой активизации развития карста в 2016 г. достоверно не установлены, прямой связи ее с метеофакторами не прослеживается.

Согласно СП 115.13330.2016 [20], активность развития карста в 2000–2010 гг. можно оценить, как слабую, в 2011–2020 гг. – как высокую, а в 2016 г. – как очень высокую.

ОПОЛЗНЕВОЙ ПРОЦЕСС

Оползневой процесс в рассматриваемом регионе пользуется относительно ограниченным распространением, хотя его воздействие на объекты экономики не менее ощутимо, чем от других проявлений ЭкГП. Так, из-за развития в апреле 2007 г. оползневых смещений объемом около 50 тыс. м³ на правом склоне долины р. Стерля в г. Стерлитамак, под угрозой разрушения оказались 4 коттеджа. В 2013 г. для снижения активности развития оползня в его теле сооружены дренажные колодцы, из которых по трубам грунтовые воды отведены в р. Стерля, по фронту оползня длиной ~200 м воздвигнуты подпорные бетонные стенки, а его цирк засыпан песчано-гравийной смесью [5]. В результате активное развитие оползневого процесса приостановилось.

По механизму образования [13] оползневые смещения в рассматриваемом регионе представлены оползнями сдвига, оползнями скольжения и оползнями потоками. По строению [18] они в большинстве случаев являются асеквентными и инсеквентными, значительно реже – консеквентными, а по возрасту подразделяются на древние (доголоценовые), образовавшиеся в периоды формирования палеодолин рек, и современные, развитие которых связано с голоценовым врезом эрозионной сети.

Древние оползни распространены, главным образом, в Предуралье на Бугульмино-Белебеевской возвышенности и Прибельской холмисто-увалистой равнине (см. рис. 2). На остальной территории они встречаются крайне редко. Предкинельский врез (глубиной до 200 м) в раннем плиоцене создал благоприятные условия для развития оползней на крутых склонах палеодолин, где они в то время были распространены очень широко. Позже, в крупных долинах рек сползшие в их днища оползневые тела были либо уничтожены речными водами, либо были погребены под плиоцен-четвертичными отложениями. Вследствие этого в современном рельефе древние оползни фиксируются только в верхних течениях рек, а в нижних – сохранились лишь их цирки.

На Бугульмино-Белебеевской возвышенности древние оползневые смещения приурочены к терригенным отложениям казанского яруса (P₂kz). По форме они обычно циркообразные одноярусные. Размеры их достигают 100–250 м по фронту при ширине захвата склона 20–50 м и амплитуде смещения 20–40 м. На Прибельской холмисто-увалистой равнине они распространены значительно в меньшей степени, что связано с ее меньшей энергией рельефа. Приурочены они к толщам переслаивания уфимских песчаников и аргиллитов (P₁u). Размеры их не превышают 80–120 м по фронту и 20–30 м по ширине захвата, при амплитуде смещения до 10–15 м.

Древние оползневые смещения в настоящее время являются, в основном, стабилизировавшимися. Активизация их наблюдается только на участках, где нарушается состояние равновесия древних оползневых смещений техногенезом (преимущественно подрезкой склонов).

Современные оползни распространены, в основном, в равнинных частях региона и развиты преимущественно в суглинисто-глинистых плейстоценовых и неогеновых отложениях, очень редко в уфимских терригенных породах (консеквентные оползни). По механизму образования они представлены, главным образом, оползнями сдвига и оползнями потоками. Длина по фронту первых обычно составляет 60–80 м (редко до 250 м), ширина захвата – 10–15 м (до 30 м), амплитуда смещения – не более 10 м. У вторых соответственно: 10–15 (иногда до 150) м, 5–15 (редко до 100) м и 1–3 (до 7) м.

Повсеместно преобладают оползни-потоки в виде оплывин, развитие которых связано с разжижением суглинисто-глинистых плиоценовых и четвертичных пород в период их весенне-осеннего увлажнения территории.

В зоне возможного отрицательного воздействия оползневого процесса находятся около 20 населенных пунктов Башкортостана, что составляет всего 0.4% от всех населенных пунктов республики.

По собранным автором сведениям с 2000 г. в рассматриваемом регионе зафиксировано образование 10 значительных (длиной по фронту более 50 м и амплитудой смещения более 2 м) новых оползневых смещений, угрожающих объектам экономики или оказавших на них отрицательное воздействие.

В последние 20 лет самый значительный оползень образовался в апреле 2000 г. в Иглинском районе на юго-западной окраине д. Шакша (Прибельская пологоволнистая равнина). В геоморфологическом отношении он возник на крутом (до 15°–20°) эрозионном уступе высотой 15–18 м, образованном безымянным ручьем в тыловой части III надпойменной террасы долины р. Уфа. Оползанию подверглись среднеплейстоценовые аллювиальные суглинки и глины. Длина оползня по фронту составила 250 м, ширина захвата 20–75 м и амплитуда смещения – 0.3–3.0 м [26]. По механизму образования это оползень сдвига, по структуре – асеквентный.

В середине 2000-х гг. в д. Хрусталево Альшеевского муниципального района РБ на правом крутом (до 30°) склоне долины р. Курсак (Бугульминско-Белебеевская возвышенность) в элювиально-делювиальных четвертичных отложениях, представленных песчано-глинистыми отложениями со щебнем и обломками коренных пород (песчаники, известняки, мергели), зафиксировано образование двух оползней-потока. Их параметры: первого – длина по фронту 100 м, ширина захвата – 70 м, амплитуда смещения – 2.5 м, объем – около 17.5 тыс. м³; второго – 160 м, 80–100 м, 3–4 м и 48 тыс. м³ соответственно. В зоне возможного воздействия оползневого процесса оказались 5 жилых домов, располагающихся в 5–10 м от вершины оползня. В настоящее время оползень в стабильном состоянии и угрозы хозяйственным объектам не представляет.

В последнее десятилетие оползневые смещения возникали в виде оплывин в 2013, 2017 и 2019 гг. в г. Уфа и его окрестностях. Установлено [14], что их образование в 2013 г. связано с незарегулированным поверхностным стоком территории в год с повышенной увлажненностью территории. Образование же оползней в 2017, 2019 и 2020 гг. в городе и его окрестностях вызвано искусственной подрезкой склонов (рис. 6 ).

Рис. 6.

Общий вид оползня (а) с подпорной стенкой в борту котлована (б) в Уфе (ул. Коммунистическая, д. 106). Дата образования 03.12.2019. Фото А. И. Смирнова.

На остальной территории региона оползни, отрицательно воздействующие на объекты экономики в 2000–2020 гг., не фиксировались.

Таким образом, современную активность развития оползневого процесса в целом по региону можно оценить, как слабую, с наибольшей активностью его развития на урбанизированных территориях, обусловленную техногенезом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из всех ОГП самым распространенным видом на территории РБ является боковая эрозия рек, которая в количественном отношении оказывает наибольшее воздействие на населенные пункты республики. В многолетнем разрезе активность ее развития в последнее десятилетие по всей территории рассматриваемого региона оценивается как слабая (скорость размыва до 0.5 м в год) и средняя (0.5–1.0 м/год) при наибольшей активности в Предуралье. Высокие скорости размыва берегов (1.1–3.0 м/год) зафиксированы в 2012–2014 и 2017 гг., отличавшиеся в ряду наблюдений наибольшей многоводностью.

Если подмыв и разрушение берегов рек прогнозируемы в пространстве, а при наличии прогноза гидрометеофакторов, и во времени, что позволяет заблаговременно осуществлять берегоукрепительные мероприятия, то современные проявления карстового процесса на поверхности во времени неожиданные и не предсказуемы, поэтому карст – самый опасный вид ОГП в регионе. Наивысшая активность его развития характерна для Предуралья в районах распространения сульфатного карста. Современная активность его развития в последние 20 лет, определенная по частоте образования карстовых провалов, в целом по рассматриваемому региону оценивается в образовании 1.7 свежих крупных провала в год. В 2011–2020 гг. она была выше среднемноголетней при аномально высокой активности провалообразования в 2016 г.

Оползневой процесс на территории РБ развит локально. Активность его развития слабая и наряду с гидрометеофакторами обусловлена в основном техногенезом.

Полученные сведения по активности развития карста и оползневого процесса являются ориентировочными, поскольку достоверные данные о скорости их развития могут быть получены только на основе ведения мониторинга этих видов ЭкГП, который в настоящее время в регионе не организован. Наряду с осуществлением мониторинга ОГП, задачей их дальнейшего изучения является геолого-экономическая оценка воздействия отдельных их видов на объекты экономики, что позволит более реально обосновывать затраты на исследования ОГП и борьбу с ними.

Исследование выполнено в рамках государственной бюджетной темы № FMRS-2022-0010.