Лаборатория "Исследования Геокатастроф"

Современные геологические процессы, происходящие на территории Чашниковской впадины, определяются экзогенными и эндогенными факторами, а также климатом. Они оказывают существенное влияние на рельеф и, что важно для почвоведов, на формирование и сохранность почвенного покрова. Под экзогенными факторами, моделирующими рельеф, понимают выветривание, плоскостную денудацию, эрозию и аккумуляцию. Эти факторы напрямую зависят от природных и техногенных особенностей района. К природным относятся климат; вещественный состав (литология) и условия залегания отложений, слагающих ту или иную форму рельефа. К техногенным – отрыв котлованов, например, под очистные сооружения в наукограда Менделеево или под пруды в Чашниково; разработка карьеров для добычи местных строительных материалов, например, карьер в д. Радомля; прокладка дорог, линий электропередач (ЛЭП), лесных просек и т.д.; регулирование стока воды реки Клязьмы в районе наукограда Менделеево; проведение противооползневых мероприятий в районе с. Льялово.

В результате сочетания природных и техногенных факторов на территории Чашниковской впадины наблюдается огромный спектр самых различных современных геологических процессов: склоновых, среди которых плоскостной смыв, обваливание и оползание; выветривание; образование суффозионных воронок; эрозия и аккумуляция; заболачивание.

Плоскостной смыв является результатом воздействия дождевой и талой воды на породы, слагающие склоны, и перемещения смытого материала вниз по склону. У основания склона формируются так называемые делювиальные шлейфы, а генетический тип отложений называется делювием. По Е.В. Шанцеру (1966) делювий – это тип склоновых отложений платформенных равнин, где углы наклона составляют первые градусы. Делювий развит в средних широтах. Факторами, определяющими плоскостной смыв, являются количество осадков, крутизна склона; литология пород и залесённость, т.е. степень покрытия склона растительностью, которая затрудняет плоскостной смыв. В результате плоскостного смыва первичный рельеф склонов выполаживается.

В основе построения карт плоскостного смыва и оценки его интенсивности лежит количественный анализ крутизны склонов. Традиционно это делалось с помощью палетки, на одной оси которой показана крутизна склона в градусах, на другой – величина заложения горизонталей рельефа, т. е. расстояние между соседними горизонталями. Прикладывая палетку к топографической карте, мы оцениваем крутизну склонов. В районе практики принята следующая градация: менее 1° (весьма слабый смыв), 1 – 3° (слабый), 3 – 6° (средний), 6 – 12° (интенсивный), более 12° (весьма интенсивный).

Таким образом оценивается интенсивность плоскостного смыва без учёта залесенности. На участках поймы, конусов выноса временных потоков, днищах оврагов и заболоченных западин плоскостной смыв показывать не следует.

С развитием ГИС-технологий задача определения крутизны склонов упрощается. Для этого необходим электронный вариант топографической карты и программа, позволяющая построить карту крутизны склонов (рис. 39).

Красными линиями показана линейная и боковая эрозия. Цифрами обозначены скважины.

На эту карту необходимо нанести границы поймы, тальвеги оврагов и другие участки, где нет плоскостного смыва. Более интенсивный смыв наблюдается на крутых склонах левого берега долины р. Клязьма (д. Балкашино, д. Никольское и с. Льялово). На водораздельных поверхностях и на поверхностях террас плоскостной смыв минимален, смыв средней интенсивности приурочен к склонам второй и первой террас, главным образом, правобережья р. Клязьма. Аккумуляция делювиальных отложений происходит у подножия склонов на пологих участках рельефа.

Оползание – это процесс перемещения материала вниз по склону под действием силы тяжести. Факторами образования оползней являются крутизна склонов, его высота, террасированность; обводнённость, эрозия, абразия, суффозия, деятельность подземных вод, состав пород и условия их залегания, современные тектонические движения, сейсмичность, деятельность человека и др. Все эти процессы нарушают динамическое равновесие склона и, как следствие, вызывают его осложнение оползневыми явлениями. Основными элементами оползня является стенка отрыва, оползневое тело, поверхность скольжения. В основу классификаций оползней положены определяющие факторы их образования.

В районе практики выделяются суффозионно-консистентные оползни. Их образование связано с обводнением суглинков московской морены, превращением их в пластичное состояние, и суффозией (т.е. выносом мелкозема подземными водами) вышележащих флювиогляциальных песков. Эти оползни развиты в условиях крутых склонов (д. Никольское и с. Льялово). Оползневые процессы еще совсем недавно можно было наблюдать на крутом склоне долины р. Клязьма в д. Никольское. В настоящее время в связи со строительством склон забетонирован. На южном склоне с. Льялово, за церковью, можно наблюдать всхолмленный бугристый рельеф, наклонённые стволы деревьев («пьяный лес»), т.е. прямые признаки оползневых явлений. Встречаются и оплывины – небольшие смещения увлажненного почвенного слоя пород вниз по склону.

Обвалы и осыпи характерны для горных областей. В равнинном районе практики их можно видеть в искусственных выработках – карьерах во флювиогляциальных песках московского горизонта. Обычно осыпи образуют конусообразные шлейфы у подножия крутых склонов, как, например, в заброшенных карьерах д. Радомля.

Помимо плоскостного смыва, в районе практики существенную роль играет линейный снос материала по бороздкам стока глубиной от 2 до 10 см, которые в дальнейшем могут служить началом формирования промоин и оврагов, и, как следствие, эрозии почв. Эти процессы связаны с деятельностью постоянных и временных водных потоков: рек и оврагов соответственно.

Эрозия рек подразделяется на донную и боковую. Донная эрозия разрабатывает русло реки вглубь. В результате образуются глубоко врезанные участки, которые можно наблюдать в районе д. Радомля и наукограда Менделеево, где развиваются новейшие поднятия. Такие участки долины р. Клязьма называются антецедентными, т. е. поперечные к новейшему поднятию участки долин, где преобладает донная эрозия. Русло реки здесь вытягивается в линию, ширина поймы сужается, высоты террас возрастают, а  поперечное сечение долины приобретает V-образную форму.

В центральной части Чашниковской впадины у р. Клязьма преобладает боковая эрозия, на что указывают многочисленные меандры реки, широкая пойма, старицы. При боковой эрозии возникает асимметрия берегов: один берег крутой является подмываемым, другой – пологим, намываемым. С крутого берега выносится материал и откладывается на пологом. Намываемый материал образует отмель. Крутой берег имеет вогнутую форму, пологий – выпуклую. Боковую эрозию можно наблюдать в русле реки в областях её меандрирования.

Аккумуляция происходит на высокой и низкой пойме. Областями аккумуляции являются прирусловые отмели, образующиеся на выпуклых берегах излучин реки. Образование пойменных фаций аллювия, являющихся результатом весенних паводков, также вносит свой вклад в накопление осадков. В районе практики высокая пойма р. Клязьма в течение ряда лет не покрывалась водой, а низкая заливается каждый год и её разрезы пополняются тонкими песчано-алевритовыми осадками. Наибольшая аккумуляция происходит перед новейшим поднятием в районе наукограда Менделеево. Течение реки здесь становится медленным и образуются меандры в виде сжатой пружины, так называемые меандры подпруживания, в которых в условиях низких скоростей течения и происходит накопление осадков, собранных рекой с территории Чашниковской впадины и ее окрестностей.

Аккумуляция постоянно идёт в старицах – отшнурованных руслах реки. В старицах сначала формируются озёрные, преимущественно глинистые осадки, а затем и застойные фации торфяников.

Река – это живая развивающаяся артерия. Её русло время от времени меняет свое положение, образуются новые меандры и старицы, что можно видеть, сравнивая аэроснимки прошлых лет и современные фотографии. Участки развития торфяников на высокой пойме реки указывают на существование здесь когда-то отшнурованных стариц, по которым можно восстановить прежнее русло реки.

Временные водные потоки также производят эрозионную и аккумулятивную деятельность. Образование оврагов начинается с заложения на склонах борозд и рытвин в результате воздействия водных потоков на породы, слагающие склон. Борозды характеризуются глубиной 20 – 30 см и длиной несколько метров; рытвины имеют глубину 0,5 – 1,5 м, а в ширину достигают 2 м. Дальнейшее развитие рытвин приводит к образованию более глубоких и протяженных форм – промоин, а затем и оврагов. В районе практики глубина оврагов достигает 10 м (Красный Воин), ширина 9 м (Дурыкинский), а длина более 1 км. Овраги развиваются в результате попятной эрозии (снизу вверх), так и прогрессивной (сверху вниз). Базисами эрозии оврагов служили русла рек Клязьмы и Радомли в позднем неоплейстоцене и голоцене. Овраги раскрываются на пойму (Дурыкинский, Болкашинский овраги) и первую террасу р. Клязьма (овраги на западной окраине д. Дурыкино, в районе Нижней Морозовки). У некоторых оврагов тальвеги обводнены, т. е. эрозией вскрываются грунтовые воды (овраг в районе Радомли, Дурыкинский, Безымянный овраги). Донная эрозия господствует в молодых, глубоко врезанных оврагах с V-образным поперечным профилем, например, в Безымянном овраге, а также на участках молодого голоценового вреза Дурыкинского, Балкашинского и др. оврагов. В результате эрозионной деятельности оврагов смывается плодородный слой, сокращаются площади, пригодные для пашни, понижается уровень грунтовых вод.

Аккумуляция отложений в оврагах происходит в тальвегах и, главным образом, в конусах выноса, перекрывающих пойму. Особенно большие конусы выноса формируют древние, протяжённые овраги.

Болото – это участок суши, характеризующийся избыточным увлажнением за счёт близкого расположения грунтовых вод, обладающий повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы. В районе практики образование болот связано с широким развитием гляциальных суглинков московского горизонта, которые являются водоупором для атмосферных осадков. Суглинки развиты как на водораздельных поверхностях, так и подстилают поймы рек Клязьмы и Радомли. Благодаря этому существуют верховые (на водоразделах) и низинные (на поймах) болота. Верховые болота являются результатом заболачивания лугов и лесов в местах, где очень близко к поверхности залегают грунтовые воды или верховодка, водоупором для которой являются моренные суглинки. Питание болота идёт за счёт атмосферных осадков. Из растительности здесь распространены зелёные и сфагновые мхи, которые особенно интенсивно растут в центральной части болота. Вследствие чего поверхность болота приобретает выпуклую форму. Кроме мха на болоте произрастают карликовая сосна, осока, росянка, некоторые кустарники и полукустарники. Процесс заболачивания можно видеть в верховьях Балкашинского оврага.

Низинные болота чаще всего образуются на месте открытых озёрных водоёмов в результате заполнения их осадками и зарастания донной растительностью. Такие участки являются бывшими старицами рек. В береговой зоне болота произрастают осоки, глубже – рогозы, тростники, камыши. В центральной открытой части водоёма селятся водоросли. Осенью происходит отмирание растений, они осаждаются на дно, впоследствии из них образуется торф, и водоем превращается в болото. В разрезах отложений таких болот снизу вверх залегают озёрные песчано-глинистые образования, последовательно сменяющиеся выше горизонтами тростникового, камышового, осокового, мохового или лесного торфа. Такие участки заболачивания можно наблюдать по дороге через пойму от ОУПЭЦ Чашниково в д. Никольское, а также перед тыловым швом высокой поймы р. Клязьмы восточнее Дурыкинского оврага, где происходит выклинивание грунтовых вод. Особенно много заболоченных участков на высокой пойме в области подпруживания перед новейшим поднятием в районе с. Льялово и наукограда Менделеево на востоке района.

Суффозия – процесс механического вымывания частиц из породы подземными водами. В результате порода дезинтегрируется, становится рыхлой, уменьшается в объёме, вследствие чего на поверхности образуются просадки. Чаще всего суффозионные впадины или воронки наблюдаются в верховьях оврагов, где находится их область питания.  В с. Льялово, у церкви Рождества Пресвятой Богородицы, овраг завершается понижением овальной формы, похожим по морфологии на суффозионную воронку (рис. 40). Дальнейшее развитие оврага способствует проседанию воронки.  

Предположительно вторая суффозионная воронка находится в верховьях Западно- Балкашинского оврага. Локальное понижение, возможно, вызвано здесь суффозией. В дальнейшем это понижение заполнилось водой, что привело к заболачиванию.

Под криогенными процессами понимают изменение объёма пород вследствие их промерзания. Вода, заключенная в породах в разных состояниях, вследствие замерзания в холодное время увеличивается в объёме, а при оттаивании сжимается, что и приводит к изменению объёма пород. Такой процесс называется пучением. Пучение развито в районах, сложенных глинистыми и супесчано-суглинистыми отложениями и сопровождается морозным трещинообразованием. Результатом разрушительной работы воды является образование трещиноватости в горных породах, асфальте, бетоне и др., а также возникновение просадок или участков выдавливания пород на поверхность, что приводит к деформации строений (рис. 41). При таких годичных расширениях и сжатиях отложения хаотично перемешивается, возникают криотурбации.

В глинистых отложениях в результате осушения осадков часто образуются трещины, в результате чего вся поверхность разбивается на полигоны. Такие поверхности называются такырами. Обычно эти процессы характерны для аридных областей пустынь и полупустынь, где среднее количество осадков составляет 100 – 150 мм в год и имеется высокая испаряемость. В районе практики, особенно в засушливое время, подобные явления можно наблюдать на поверхности гляциальных суглинков (рис. 42).

Описанные выше геологические процессы существенно влияют на рельеф района практики, а их масштаб и интенсивность прямо зависит от конкретных природных и техногенных условий.

Техногенные процессы, обусловленные деятельностью человека, существенно влияют на ландшафт. Строительство хозяйственных и промышленных объектов, проведение газопроводов, прокладка ирригационных канав, выработка карьеров, сбрасывание отходов и т.д. существенно видоизменяют рельеф, вмешиваясь в естественных ход геологических процессов. Проведение техногенных мероприятий неизбежно приводит к повреждению растительного покрова, что вызывает увеличение скорости плоскостного смыва, образование оползней и оврагов, эрозию почвенного покрова. Рытье котлованов вызывает нарушение положения уровня грунтовых вод и водного режима. Большой вред наносят свалки, уродуя рельеф и загрязняя почвы, водные артерии и атмосферу (рис. 43).

Все это приводит к необратимым изменениям геологической среды, условиям существования и развития биологического мира.