География и геология/3. Гидрология и водные ресурсы.

Константинова Т.Г.

Камчатский филиал Геофизической службы РАН, Россия

Изменения рельефа морских кос, вызванные разжижением грунтов при землетрясениях

Введение

При сильных землетрясениях часто происходят разрушения близлежащих населенных пунктов. Прибрежные полосы в одних местах опускаются после землетрясения ниже уровня океана, а в других становятся приподнятыми над уровнем воды. Происходят разломы горных цепей, при этом один край разлома может быть поднятым выше другого и даже сместиться. Наблюдаются обвалы горных масс и оползни, изменяется уровень грунтовых вод. При землетрясениях возникают трещины в земле от тонких до громадных расщелин. Некоторые трещины остаются зияющими, и после землетрясения по ними могут развиваться промоины и каньонообразные долины. При наличии водоносного слоя или плывуна происходят выбросы на поверхность воды и грязи. Выброс рыхлых масс создает на глубине пустоты и происходят оседания поверхности. Рассмотрим развитие некоторых из перечисленных процессов и явлений на примерах сильных землетрясений: Олюторского на Камчатке и Нефтегорского на Сахалине. На рисунках 1-10 представлены фото Константиновой Т.Г., Пинегиной Т.К. и Катранжи Г.И.

Изменение рельефа Корфской косы на Камчатке

Корфская песчаная коса протянулась с ССВ на ЮЮЗ на 20 км, максимальная ее ширина 650 м. Наиболее высокая часть косы не превышает 2.6 метров над уровнем моря.

Современные морские отложения (mQ_IV), слагающие косу, представлены песками от пылеватых до дресвянистых, реже гравийными и галечниковыми грунтами с песчаным заполнителем. Они залегают в виде линз и прослоев, не выдержаны по мощности и простиранию. Грунтовые воды вскрыты преимущественно на глубинах от 1.5 до 2 м, а на заболоченных участках – от 0 до 1.0 м. По сейсмическим свойствам грунты поселка Корф относятся к III категории [таблица № 1 СНиП-II-7-81*, 2000].

Вся обозримая территория Корфской косы была залита выбросами песка и ила. Образовалось множество трещин шириной от нескольких сантиметров до 1-1.5 метров и протяженностью до многих сотен метров (рис. 1-2). Глубина трещин, как правило, не превышала 1-2 м. Во многих трещинах вода встречена на глубине 20-30 см, местами на поверхности. На фоне снега грязевые излияния отчетливо видны.

Рис. 1 Рис. 2

Наиболее глубокие и широкие трещины наблюдались на участках, лишенных растительности. В восточной (более высокой) части косы многие трещины были сухими, а в западной части практически по всем трещинам проступила вода.

Вдоль трещин наблюдались грязевые выбросы, их площадь составляла от нескольких сотен м² до нескольких км². На наиболее низких участках косы, во время землетрясения образовались грязевые вулканчики, из которых на протяжении нескольких минут (до 10-15 минут, по словам местных жителей) происходило излияние разжиженного песка и ила, иногда с включением небольших кусков угля. Высота вулканчиков составляла от нескольких десятков сантиметров до 1 метра, диаметр иногда доходил до 10 м². Высота фонтанирующих выбросов не превышала первых метров. Грифоны грязевых вулканчиков и кратеры часто были насажены на крупные трещины.

Улицы и огороды были залиты песком и илом на глубину 10-50 см (рис. 3 - 4).

Рис. 3 Рис. 4

Свидетельство очевидца: «Я выбежал из дома. Качало так сильно, что выбежать удалось с трудом, многие не могли стоять на ногах и падали в снег. На земле образовались трещины, они заполнились водой. Мокрый песок появился во дворе, теплице и под домом. Грязевые потоки залили большую территорию рядом с домом. Характер излияния воды и грязи был неравномерный, как бы пульсирующий».

Свидетельство другого человека: «Идти было трудно. На улице фонтаны до 0.5-1.0 м. Они появились после первого и второго толчка не только на улице, но даже в комнате. Дом проседает».

В результате разжижения на Корфской косе появился новый рельеф. В местах наибольших грязевых выбросов стала происходить массовая осадка грунтов (рис. 5-6).

Рис. 5 Рис. 6

Во время землетрясения практически во всех подвалах домов в поселке Корф появилась вода с песком и илом, до землетрясения подвалы были сухими. Наблюдался небольшой наклон нескольких зданий в сторону бухты. Наклон домов жители определяли по смещению посуды на столах. За ночь посуда сдвигалась на несколько сантиметров.

Трещины, образовавшиеся в грунтах, подходили к домам, разрывали фундаменты. Дом, построенный на засыпанном болоте, сдвинулся с фундамента в сторону бухты. В нем нарушены стены и полы. Под домом произошло мощное излияние песка, которое выгнуло пол. Аналогичные явления встречены в нескольких других домах поселка. Возле этого дома со стороны бухты образовалось небольшое озерко, которое вскоре замерзло (рис. 7). Летом 2006 г. воды бухты вплотную подошли к этому дому (рис. 8), уменьшив ширину косы на 100 м.

Рис. 7 Рис. 8

После снеготаяния во многих местах Корфской косы остались зияющие трещины (рис. 9, 10).

Рис. 9 Рис. 10

При разжижении грунтов и потере ими несущих свойств произошли значительные повреждения строений практически независимо от типа конструкций.

По окончании морозного периода пониженная часть территории косы опустилась на 0.5 м, оказалась затоплена водами бухты и территория поселка стала более уязвимой для морских стихий.

Разжижение грунта на косе и на прилегающей акватории связано с наличием на небольших глубинах обводненных преимущественно пылеватых и мелкозернистых песков. Эти осадки и составили значительную часть грязевых выбросов. Большее количество таких выбросов наблюдалось в западной части косы, где мощность морских разнозернистых песков, перекрывающих лагунные отложения, была наименьшей.

Проявление Нефтегорского землетрясения на острове Сахалин

При Нефтегорском землетрясении 1995 г. на севере Сахалина влажные и обводненные песчаные грунты подвергались процессу разжижения грунтов. В большей степени это проявилось на Пильтунской косе. Во время землетрясения в местах излияния обводненных песчано-глинистых отложений образовались многочисленные провалы поверхности диаметром до 25-30 м, в которых во время землетрясения уровень грунтовых вод поднялся довольно высоко. По краям воронок образовались оползни, повлекшие в кратеры растительность, росшую на этих местах (рис. 11). На больших площадях происходило излияние песчано-глинистой массы на тундровую растительность и осадка грунта (рис. 12). Линия осадки грунта отмечена стрелками. Светлые пятна на больших территориях представлены излившейся массой (Стрельцов, 2000).

Рис. 11. Фото Стрельцова Рис. 12. Фото Стрельцова

Выводы

Процесс разжижения грунтов, происходящий на небольшой глубине от поверхности, приводит к формированию сложного комплекса рельефообразующих процессов. Для них характерно наличие пространственной организации, когда небольшие грифоны, грязевые вулканчики и песчаные выбросы вытягиваются вдоль трещин, по которым происходит поступление разжиженного песка к поверхности. Расположение же трещин предопределяется литолого-фациальным строением морских кос.

Литература

1. Константинова Т.Г. Макросейсмическое обследование последствий Олюторского землетрясения (20)21 апреля 2006 года. В сборнике «Олюторское землетрясение (20)21 апреля 2006 г. Корякское нагорье. Первые результаты исследований». РАН. Геофизическая служба. Камчатский филиал. Петропавловск-Камчатский. 2007. С.54-125.

2. Стрельцов М.И. Нефтегорское землетрясение 28(28) мая 1995 года на Сахалине. Москва «Янус-К» 2005. 179 с.).