В области распространения верхней толщи осадочного чехла с разной степенью обводненности в пределах определенных форм рельефа развиваются свойственные только этим формам типы природных геологических процессов, которые подчинены зонально-климатическим и регионально-геологическим особенностям территории. Климатическая зональность проявляется в разной степени водонасыщения грунтов. Если в целом Беларусь принадлежит к наиболее увлажненным районам европейской территории (650 - 700 мм - среднегодовая норма), то характер выпадения осадков неоднозначен. Больше всего их выпадает на севере (до 700 мм) и меньше - в южной половине (до 500 мм). Вместе с тем, сумма активных температур повышается с севера на юг. Это оказывает существенное влияние на изменение инженерно-геологических условий территории, на водно-физические и физико-механические свойства грунтов в связи с разной их обводненностью и в конечном итоге -на развитие геологических процессов.
Именно этим подтверждается то обстоятельство, что на картах проявления водной и ветровой эрозии граница между ними четко определяется по названным факторам.
Территорию Беларуси по типам природных геологических процессов и закономерностям их пространственного развития можно разделить на зоны, объединяющие все признаки, которым подчиняются ЭГП: северную, центральную и южную
Северная зона в границах Белорусского Поозерья характеризуется относительно небольшими масштабами развития природных геологических процессов. В долине Западной Двины при подрезке склонов наблюдается образование оползней и оврагов. В связи с наличием уклонов поверхности в среднем 3°, распространением почти повсеместно слабофильтрующих материнских пород здесь значительно выражен плоскостной смыв почв.
На отдельных озерах (Нарочь, Мядель и др.) имеет место озерная абразия, сопровождающаяся развитием осыпей и обвалов. Степень развития этих процессов невелика.
Центральная зона характеризуется наибольшим размахом развития ЭГП как по количеству, так и по видам, причем отдельным районам свойственны свои особенности развития процессов. В центральной зоне закономерно выделяются районы распространения плоскостной эрозии, оврагообразования, осыпей и обвалов. Они группируются исходя из региональных особенностей этой зоны.
Так, в пределах Белорусской гряды, где значительны площади водосборов, активизированы процессы плоскостной эрозии, а на участках крупных склонов - оползни и осыпи, особенно при подрезке склонов. Оврагообразование - наиболее распространенный вид процесса, развивающийся на участках с лессовидными отложениями на Новогрудской и в меньшей степени - Минской возвышенностях, в пределах Оршанско-Мстиславско-Могилевского плато и на склонах речных долин и их притоков. Южной зоне свойственны иные виды и условия ЭГП по сравнению с северной и центральной. Эта зона располагается в пределах Белорусского Полесья и одновременно находится в границах трех крупных тектонических структур - Припят-ской, Подлясско-Брестской впадин и разделяющей их Полесской седловины. Наиболее интенсивно развиваются здесь процессы ветровой эрозии - эоловые в пределах надпойменных (боровых) террас и зандровых равнин. Вследствие сухости климата, наличия значительных площадей, незащищенных растительностью, ветровая эрозия получила широкое распространение. В пределах речных долин - оползни, осыпи и обвалы, а также четко прослеживается влияние современных положительных движений земной коры на формирование молодых эрозионных врезов.
Рассмотрим наиболее типичные для Беларуси природные геологические процессы. Материалы получены в процессе натурного изучения и на основе дешифрования аэрофотоснимков.
Оползни. Явление взаимодействия любых материальных тел, обусловленного законом всемирного тяготения Ньютона, выражает сущность гравитации. В геодинамике под гравитационными процессами понимается перемещение любых горных пород под воздействием силы тяжести с их последующим разрушением и накоплением в нижней части склона.
В естественных условиях горные породы находятся на поверхности Земли в устойчивом равновесии. При подрезке склонов в пределах речных долин при боковой миграции водотоков и озер в результате абразии или при увлажнении горные породы могут быть выведены из состояния равновесия. В результате развиваются оползневые, осыпные и обвальные процессы. В сейсмически активных районах причиной нарушения равновесия горных пород являются землетрясения.
Изучение особенностей развития оползневых процессов необходимо для картирования при производстве комплексной гидрогеологической съемки, защиты народнохозяйственных объектов от опасного воздействия оползней, осыпей и обвалов, а также для других цепей.
Оползни - один из наиболее распространенных видов ЭГП, развитых в зоне распространения ледниковой формации.
Рассматривая особенности оползневых смещений по их морфологии, можно установить определенные закономерности в распространении и развитии оползневых процессов.
В пределах различных морфологических элементов Беларуси выделяется несколько типов оползней:
-древние оползни солифлюкционного типа и оползни-течения;
-современные обвалы-оползни и оползни-течения. Древние оползни солифлюкци-онного типа и оползни-течения отмечены на участках обнажения склонов в пределах долин Днепра, Припяти и в ряде других пунктов. Механизм их образования и динамика развития связаны с периодическим оттаиванием мерзлых пород, что обусловило их переход в текучее состояние. По особенностям проявления они мало отличаются от оползня-течения.
Современные обвалы-оползни широко распространены на склонах речных долин. Их происхождение обусловлено подрезкой склонов постоянно действующим водотоком. Оползни-течения характерны для участков, где имеет место смачивание глинистых отложений.
Современный этап характеризуется активным развитием обвалов и оползней, что связано с воздействием в основном двух факторов:
1) подрезкой склона речным потоком в весенний период;
2) ветровой эрозией песчаных прослоев, залегающих под днепровской мореной, в летний период.
Роль ветровой эрозии здесь чрезвычайно велика, поскольку осыпание выдуваемого песка приводит вначале к раздроблению и обрушению комковатых глин, а затем - обрушению залегающих выше массивов днепровской морены объемом несколько кубических метров. Первые признаки обрушения выражаются в виде трещин вертикального типа, образующихся в ослабленных зонах. Осыпавшаяся масса днепровской морены при смачивании атмосферными осадками превращается в оползень-течение, медленно передвигающийся вниз по склону.
Широкое распространение имеют оползни в долине р. Припять. В районе г. Петриков на протяжении 300 м имеет место оползание супесей и суглинков по водонасыщенным пескам с образованием псевдо-терраеы шириной 70 - 80 м и высотой отдельных ступеней от 1,8 до 3 - 6 м. Высота берегового уступа составляет 15 м. Поверхность псевдотеррас - бугристая, поросшая влаголюбивой растительностью. Некоторые оползни парагенетически связаны с оврагообразованием. В районе г. Гродно борта оврагов сопровождают террасовидные двухступенчатые оползни. Высота верхней ступени - 20 м, нижней – 8 - 10 м. При усилении оврагообразования активизируются оползневые явления.
Долина р. Западная Двина располагается в области поозерского оледенения. Здесь наиболее распространены моренные суглинки и супеси, формирующие основные объемы оползневой массы пород. По левому берегу Западной Двины, между Дриссой и Друей, оползнем поражена полоса коренного берега около 40 м по длине (при глубине захвата - до 15 м). Высота стенки срыва - 5 м. По краям оползня наблюдаются трещины, уходящие под урез воды. Есть и менее заметные трещины, прослеживаемые ниже 10-метровой высоты склона. Сползшая масса объемом несколько сотен кубических метров размывается водами р. Западная Двина. Наблюдениями установлено, что в механизме образования оползней здесь принимают участие напорные воды отложений девона.
В районе г. Друи оползанию подвержден крутой левый коренной берег на протяжении около 400 м, сложенный моренными суглинками, местами значительно увлажненными, пластичной консистенции с валунами осадочных и изверженных пород. Сверху залегает маломощная толща делювиальных песков, содержащая грунтовые воды. Высота оползневого склона составляет порядка 20 м. Наиболее крупный оползень отмечен ниже здания костела в г. Друе. Его строение несколько отлично в связи с содержанием большого количества валунов, а сам оползень имеет террасовидную форму. Длина оползня - 80 м, ширина -40 м. В связи с неоднократным проявлением оползневых процессов возле костела произведено укрепление участка берега отмосткой из крупных валунов со свайной стенкой у основания оползня, которая играет роль подпоры. Дальнейших проявлений оползней здесь не наблюдалось. Подобного типа оползни имеются в долинах Западной Двины и ее притоков.
Анализ причин, которые приводят к появлению новых и активизации древних оползней, показывает, что основными факторами являются:
• наличие водоносной песчаной толщи у контакта с валунными глинами, суглинками и супесями;
• увлажнение нижележащих пород и потеря вследствие этого прочностных связей между частицами грунта;
• подрезка склонов водотоками, что приводит к обрушению или оползанию грунта и его постепенному смещению к урезу реки с последующим размывом;
• участие в оползневом процессе напорных вод нижележащего водоносного горизонта, которые усиливают напряженное состояние в массиве.
Осыпи - наиболее распространенный тип природных геологических процессов, наблюдающийся на территории Республики Беларусь. Как и оползни, они характерны для склонов речных долин и оврагов. Большинство осыпей приурочено к склонам, сложенным песчаными породами. Часто в кровле формируются осовы, масса которых удерживается за счет сцементированных песков и корней растительности. Осыпи свойственны почти всем формам песчаных образований(Рис. 1). Типичная осыпь изучалась нами в процессе проведения инженерно-геологических исследований в долине Немана у н. п. Гожка. Здесь в береговом уступе под гумусированным слоем залегают пески разной крупности с горизонтальной или наклонной слоистостью. Высота склона над урезом воды в р. Неман составляет порядка 30 - 35 м. В основании склона залегают ленточные глины. В нижней части - толща песков с наличием водоупорных глин в основании. Смещение песков происходит под влиянием двух основных факторов - подрезки склона рекой и их усыхания ветровым потоком. Осыпи часто встречаются и в пределах склонов, имеющих небольшие размеры: поймы рек, первые надпойменные террасы, берега озер и др.
При производстве инженерно-геологической съемки района у н. п. Наровля нами были получены материалы, раскрывающие особенности проявления осыпей на первой надпойменной террасе р. Припять. В результате миграции русла река подмывает в этом месте свой правый берег - первую надпойменную террасу, сложенную преимущественно слабосцементированными мелкозернистыми песками. С образованием осыпей и осовов возникла угроза разрушения школы, расположенной в историческом здании, которое представляет археологическую ценность для государства.
Припять относится к типу равнинных рек, характеризующихся относительно небольшими уклонами.
Средний уклон реки - 0,07 - 0,15 м/км. Вверх по течению он увеличивается до 0,07 м/км, а вниз по течению уменьшается до 0,04 м/км. Это обстоятельство имеет существенное значение, так как река с большим уклоном обладает и более высокой размывающей способностью.
Рис. 3. Осыпь, сформировавшаяся при подрезке р. Марьянкой (правый приток Днепра) склона в районе г. Шклова. В нижней части рыхлая масса сползшей части склона.
Как известно, скорость потока прямо пропорциональна уклону реки, и в суженных частях русла прохождение потока осуществляется за счет наибольшей величины уклона водной поверхности и более глубокого врезания потока в свое ложе. Суженный участок длиной примерно 400 м располагается выше пристани г. п. Наровля.
Карст. Первые упоминания о карстовых явлениях в Беларуси находим в работах П. А. Тутковского. В 1899 г. он, описывая так называемые полесские «окна» в южном Полесье и образование ключей в ряде мест средней части Беларуси, указывал на связь этих явлений с тектоническими нарушениями меловых пород, что способствует развитию карстовых явлений. Г. В. Богомолов в 1946 и 1948 гг. подробно описывал карстовые воронки в верхнемеловых отложениях Полесья, расположенные ниже базисов эрозии современных рек, и отмечал, что «окна» П. А. Тутковского не что иное как погребенные карстовые воронки, заполненные подземными водами. Он указывает также, что в верхней и средней частях долины р. Припять встречаются на глубине карстовые пустоты и подземные глубокие озера. Карстовые воронки в меловых отложениях, имеющие диаметр 1,5 - 2 м и более, были встречены при бурении скважин в районах г. Славгород, Краснополье, Корма, Кричев, Брест, Новогрудок и др. В работах В. Д. Дементьева (1958, 1960) отмечено ограниченное развитие поверхностных карстовых явлений в Беларуси. Им описаны карстовые формы в долинах р. Неман, Сож и Западная Двина. В. В. Дрозд (1964) делает предположение, что наряду с относительно широким развитием древнего подземного карста под покровом четвертичных отложений происходят и медленные современные процессы карстообразования.
Региональные неровности и небольшие по размерам углубления, выявленные по результатам бурения, имеют замкнутуюпричудливую форму, стенки - различной крутизны, площадь - от сотых долей до нескольких квадратных километров. В большинствеслучаев их глубина составляет 0 - 30 м, изредка – 60 - 90 м. Такиеуглубления имеют вид воронок,котловин, оврагов, колодцев и могут
быть отнесены к типичным карстовым формам. Карстовые образования встре-чаются в виде единичныхуглублений, группируются в цепочки и разме-щаются беспорядочно Больше всего их выявлено в Подлясско-Брестской впадине, в верх
ней и средней части долины Припяти и на левобережье Днепра. Карстовые уг-лубления заполнены кварцевыми песками, бурым углем, глинами, терри-генным материалом. Возраст карстопроявлений приближенно фиксируется возрастом отложений, заполняющих карстовыепустоты и неровности древнего карстового рельефа. Антропогеновые карстовые полости прослежены в естественных обнажениях и карьерах Костюкевичского, Краснопольского, Слав-городского и Кормянского районов. Они составляют от 30 до 80 см в диаметре, глубиной -до 1,5 м. Представлены антропоге-новые карстовые формы гнездами, воронками, карманами, заполненными бурой глиной, которая иногда замешана мелко- и среднезернистым песком, расширенными трещинами с разъединенными стенками. Многие авторы к карстопроявлению в мелу относят также явление разжиженного мела. Доломитовый карст в пределах Республики Беларусь изучался в районе Витебских порогов в 1951 - 1954 гг. в связи с проектированием водохранилища для Витебской ГЭС. Процесс выщелачивания доломитов протекал в условиях длительного континентального режима, который, по-видимому, установился здесь еще в пермском периоде.
На рис. 4 приведена схема распространения карста на территории Беларуси.
Район 1. Карст в верхнемеловых породах. Район расположен в восточной и юго-восточной частях Республики Беларусь (Жлобинская седловина, западный склон Воронежской антеклизы, юг Оршанской и Подлясско-Брестской впадин, крайний юг Полесской седловины). В административном отношении район 1 принадлежит к Могилевской, северо-восточной части Гомельской и крайнему югу Брестской областей.
Район 2. Карст в верхнемеловых отторженцах. Район расположен в западной и центральной частях Республики Беларусь (Белорусская антеклиза, северо-западная часть Припятского прогиба). В административном отношении район 2 принадлежит к Гродненской, северной части Брестской и западной части Минской областей.
Район 3. Карст в доломитовых отложениях верхнего девона. Район расположен
Рис.4. Схема распространения карста на территории Беларуси:
1 - верхнемеловые отложения турон-коньякского, турон-компанского, турон-ма-астрикского ярусов в коренном залегании, представленные мергельно-меловыми породами с глубиной залегания до 20 и 50 м; 2- верхнемеловые отторженцы в конечно-моренных образованиях, представленные мергельно-меловыми породами; 3 - доломиты франского яруса с глубиной залегания до 20 и 50 м; 4 - в числителе - возраст кар-стующих пород, в знаменателе - возраст ранних карстовых проявлений; 5 - карстовые районы и подрайоны; 6 - открытые карстовые формы (составлена Колпашниковым).
в северной и северовосточной частях Беларуси (Латвийская седловина, северная часть Оршанской впадины). В административном отношении район 3 охватывает северную и восточную части Витебской области. На рис. 2 показаны породы, кровля которых находится на глубине, не превышающей 50 м.
Дальнейшее изучение карстовых проявлений имеет большое инженерно-геологическое значение, так как в условиях карстовых явлений увеличивается стоимость строительства мостовых переходов ввиду наличия в карстовых воронках отложений, имеющих низкую несущую способность.
На схеме проявления карста выделены те районы, которые могут иметь значение для практических строительных и горнодобывающих работ и при инженерно-геологической съемке.
Суффозионные процессы. В районах со значительной амплитудой относительных высот дождевые и талые воды производят эродирующую работу не только на поверхности, но и под почвенно-растительным слоем в толще рыхлых песчано-глинистых отложений. В пределах Новогрудской возвышенности и Оршанско-Могилевско-Мстиславской платообразной равнины эти процессы развиты наиболее активно. Вследствие выноса рыхлых продуктов осадочных пород инфильтрационными водами на поверхности нередко появляются линейно вытянутые желобообразные узкие ложбины длиной в несколько метров при ширине от 0,2 до 0,8 м. По мере роста подземных пустот и туннелей происходит провисание дернины и затем - появление трещин округлой или овальной формы. С размывом связности дернины и аллювиально-гумусового горизонта скрытые эрозионные формы переходят в открытые рытвины с вертикальными стенками. Сила сцепления грунта и почвенного слоя в этих условиях не в состоянии преодолеть давление нависшей массы грунта (силу тяжести), что и приводит к деформации или разрыву породы. В окрестностях н. п. Машевичи, Рутковичи, Тупалы (Новогрудская возвышенность) появляются подземные отвершки с зияющими на поверхности окнами, окаймленными по краям свисающими гирляндами травяного покрова. Мощность нависшей породы с дерном составляет 0,5 - 0,6 м. Суффозионные процессы, протекающие под этими желобами, формируют скрытые отвертки, которые после просадки кровли сливаются своими устьями с развивающимся оврагом.
Подземный сток на отдельных участках вызывает уплотнение пес-чано-гравийных отложений, а в ряде случаев - появление скрытой суффозии, что влечет за собой нарушение первичной текстуры в породах и деформацию заключенных внутри них красно-бурых валунных супесей и суглинков. При осмотре пород в свежих стенках разрабатываемых карьеров строительных материалов таких месторождений, как «Крапужино», «Веснянка», «Узборье», «Кирши», «Гуры» и другие, было установлено постседиментационное образование нарушений в ритмично-слоистых, рыхло-песчаных породах, возникших под влиянием суффозии. Скрыто протекающие в породах суффозионные процессы приводят к изменению конфигурации отдельных форм рельефа при ограниченном проявлении поверхностного размыва грунтов. Проявление суффозионных процессов на территории Беларуси представляет большую опасность как с точки зрения негативного влияния на инженерные сооружения, так и при выполнении сельскохозяйственных работ, эксплуатации шоссейных дорог, трубопроводов и др. Так, на участке шоссейной дороги Орша - Смоленск при прокладке газопровода произошел суффозионный вынос из-под полотна шоссейной дороги массы пылеватого песка. В результате при движении большегрузного автомобиля произошел провал полотна, приведший к гибели пассажира, сопровождавшего груз, и тяжелым увечьям водителя.
При производстве сельскохозяйственных работ в пределах Новогрудской возвышенности и в других районах образованные пустоты и воронки в лессовых супесях и суглинках представляют серьезную угрозу провала тракторов, комбайнов и другой техники.
Ветровая эрозия. На карте эрозии почв Беларуси южная ее часть относится к эрозионно-опасным районам, в которых активное развитие получила ветровая эрозия.
Ветровая эрозия обусловлена воздействием ветрового потока на поверхность, не покрытую растительностью, на обнаженных склонах в пределах речных долин и т. д. Наиболее широко процессы ветровой эрозии развиты в пределах Белорусского Полесья, на первой надпойменной (боровой) и второй террасах р. Днепр и Припять. Первая надпойменная терраса характеризуется наличием многочисленных валов, которые повсеместно перевеяны с поверхности. При обследовании хорошо различимы впадины выдувания и всхолмления надувания, ориентированные в западном и северо-западном направлениях. Процессы перевевания песков наблюдаются и в настоящее время, что подтверждается наличием ряби, погребенных гумусовых прослоев и строением самих всхолмлений. Перевевание и перемещение песчаногоматериала привело к образованию дюн, бугров, гряд, котловин выдувания и других форм золового ландшафта.
Анализ повторяемости направления ветра в Беларуси показывает, что в течение года и даже дня оно часто изменяется. Однако для юга преобладающими являются ветры западного, северо-западного и юго-восточного направлений. Скорость ветра изменяется от 3,6 до 4,7 м/с. Ветер в течение всего года проводит большую эродирующую работу. В малоснежные зимы на поверхности снегового покрова четко прослеживаются полосы, которые образуются в результате ветровой эрозии почв.
На примере берегового склона у н. п. Переделка нами показана определенная роль ветровой эрозии в формировании обвалов. Не менее значительное участие принимает ветровая эрозия и в проявлении осыпей и образовании осов, представляющих нависшие, а затем обрушаемые массы грунта, скрепленные растительностью или окислами железа. Эти явления наблюдаются практически на всех склонах, сложенных не только рыхлыми песчаными образованиями, но и глинами, суглинками и супесями, имеющими слоистую текстуру. Наглядным подтверждением этому является исследованное нами обнажение берегового склона возле н. п. Гожка в районе г. Гродно. В пределах этого склона высотой до 30 м, сложенного слоистыми песками, а ниже - комковатыми зелеными глинами, отчетливо заметно перевевание песков, приводящее к формированию осыпей и выдувание пылеватого материала из слоистых глин, подстилающих песчаную толщу.
При проявлении ветровой эрозии на территории Беларуси отмечается определенная зональность. На юге - свыше 40 % эродированных земель, к северу этот процент резко уменьшается.
Болотообразование как геологический процесс. Торфообразование является многоэтапным процессом, включающим накопление органического вещества растениями, оторфование (превращение отмершего растительного вещества в торф) и созревание торфа в результате замедленных реакций брожения в условиях полного анаэробиоза на глубине ниже уровня грунтовых вод.
Территория Республики Беларусь является одним из наиболее заторфованных районов европейской части. В стране заторфовано 12,4 % территории (более 2,5 млн га), содержащей свыше 29,3 млрд м торфа-сырца. Особенность размещения болот в стране заключается в их рассредоточенности по всей территории. Они встречаются в каждом районе, но различаются по ботаническому составу. Интенсивное образование торфяных месторождений происходило в позднем голоцене, в результате чего они разрастались до современных размеров, занимая нередко до 10 тыс. га и более. Общая схема развития таких крупных торфомассивов междуречного залегания следующая. У дна на небольшой площади, занимаемой гипновым или гипновым торфом с тростником, и на примыкающих к этим впадинам песчаных грунтах отложился тростниково-осоковый торф мощностью в среднем около 1 м со степенью разложения 40 - 50 %. На последнем почти повсеместно лежит слой осокового торфа толщиной до 1,5 ми степенью разложения 30 - 35 %. Такова, например, схема строения месторождения «Булево» (Припятское Полесье). В центральных частях междуречных торфяников в настоящее время отлагаются осоковые торфы, а в окраинной и мелкозалежных частях — лесные, тростнико-во-осоковые или осоково-лесные. Встречаются большие и меньшие участки, несколько отличающиеся от приведенной схемы. Среднегодовой прирост торфяников (активность процесса торфонакопления), может составлять 0,25 мм в год. Необходимо отметить, что в литературе приводятся более высокие показатели активности торфонакоплений. Определенный по методу пыльцы средний годовой прирост торфа дается равным 0,5 - 2,5 мм; по сосне - 3,6; по пограничному горизонту - 1 мм.
