Вызванный деятельностью человека. Последствия антропогенного воздействия на геологическую среду Горы анды нарушения поверхности вызванные деятельностью человека

И много меньших озер. Для растительности характерно высотная поясность .

1. Геологическое строение и рельеф

Анды состоят преимущественно из субмеридиональных параллельных хребтов - Восточная Кордильера Анд (или Кордильера-Ориенталь), Центральная Кордильера Анд (или Кордильера-Сентраль), Западная Кордильера Анд (или Кордильера-Оксидентал), Береговая Кордильера Анд (или прибрежный хребет), между которыми лежат внутренние плоскогорья и плато (всего - Пуна , ее часть в Боливии и Перу носит название Альтиплано) и впадины. Через значительную протяженность Анд их отдельные ландшафтные части значительно отличаются друг от друга. По характеру рельефа и другими природными различиями, обычно выделяют три основных региона - Северные, Центральные и Южные Анды.

Анды - возрожденные горы, созданные новейшими поднятиями на месте так называемого андийский (Кордильерського) складчатого геосинклинального пояса; Анды являются одной из крупнейших на планете систем альпийской складчатости (на палеозойском и частично Байкальском складчатом фундаменте). Для горной системы характерны троги , которые образовались в течение Триасового периода, впоследствии заполненные слоями осадочных и вулканогенных пород значительной мощности. Крупные массивы Главной Кордильеры и побережья Чили , как и Прибрежного хребта Перу , является гранитными интрузиями Мелового периода. Межгорные и краевые прогибы (Альтиплано , Маракайбо и др.) образовались в палеогеновые и неогеновые времена. Тектонические движения, сопровождающиеся сейсмической и вулканической активностью, продолжаются и в наше время.

1.1. Северные Анды

Главная система Анд состоит из параллельных хребтов, протянувшихся в меридиональном направлении, разделенных внутренними плоскогорьями или впадинами. Только Карибские Анды , расположенные в пределах Венесуэлы , которые относятся к Северных Анд, протянулись субширотно вдоль побережья Карибского моря . Это молодая и относительно низкая участок Анд (до 2765 м). В северных Анд относятся также Эквадорские Анды (в Эквадоре) и Северо-западные Анды (на западе Венесуэлы и в Колумбии). Наиболее высокие гребни Северных Анд имеют небольшие современные ледники, на вулканических конусах - вечные снега. Острова Аруба , Бонер и Кюрасао в Карибском море являются вершинами продолжение Карибских Анд, опускаются в море.

В Северо-западных Андах, что веерообразно расходятся на север от 1 з. ш., выделяют три главных Кордильеры (горных хребта) - Восточную , Центральную и Западную . Все они высокие, склоне и имеют строение глубоких складок. Для них характерны разломы, поднятия и опускания новейшего времени. Главные Кордильеры разделены крупными впадинами - долинами рек Магдалены и Кауки - Пати .

Восточная Кордильера имеет наибольшую высоту в своей северо-восточной части (гора Ритакуба-Бланко , 5493 м) в центре Восточной Кордильеры - древний озерное плато (преобладающие высоты - 2,5 - 2,7 тыс. м) для Восточной Кордильеры вообще характерны крупные поверхности выравнивания. В высокогорьях находятся многочисленные ледники. На севере Восточной Кордильер продолжают хребты Кордильера-де-Мерида (высшая точка - гора Пико-Боливар , 5007 м) и Сьерра-де-Периха (достигает высоты 3540 м), между этими хребтами в обширной низменной впадине лежит озеро Маракайбо . На крайнем севере - массив Сьерра-Невада-де-Санта-Марта с высотами до 5800 м (гора Кристобаль-Колон).

Долина реки Магдалены отделяет Восточную Кордильер от Центральной, относительно узкой и высокой; в Центральной Кордильеры (особенно в ее южной части) - много вулканов (Уила , 5750 м; Руис , 5321 м, и др.)., некоторые из которых действующие (Кумбаль , 4890 м). К северу Центральная Кордильера несколько снижается и образует массив Антиокия , сильно расчлененный речными долинами. Западная Кордильера, отделенная от Центральной долиной реки Каука , имеет меньшие высоты (до 4200 м) на юге Западной Кордильеры - все еще ​​активный вулканизм. Дальше на запад - невысокий (до 1810 м) хребет Серрания де Баудо , переходящую на севере в горы Панамы . К северу и западу от Северо-Западных Анд - Прикарибска и Тихоокеанская аллювиальные низменности.

Южнее находится широкая часть Анд - Центральноандийське нагорье (ширина до 750 км), где преобладают аридные геоморфологические процессы. Значительную часть нагорья занимает плоскогорье Пуна , часто отождествляется со всем нагорье, с высотами 3,5 - 4,8 тыс. м. Для Пуны характерны бессточные котловины ("Больсон"), заняты озерами (Титикака , Поопо и другими) и солончаками (Атакама , Койпаса , Уюни и др.).. К востоку от Пуны - Кордильера-Реаль (пик Анкоума , 6550 м) с мощным современным оледенением. Между плато Альтиплано (северной частью Пуни) и Кордильерой-Реаль, на высоте 3700 м, находится город Ла-Пас , одна из столиц Боливии, высокогорная столица в мире.

Восточнее Кордильеры-Реаль - субандийськи складчатые хребты Восточной Кордильеры, доходящие до 23 ю.ш. Южным продолжением Кордильеры-Реаль является Центральная Кордильера, а также несколько массивов скал (высшая точка - гора Эль-Либертадор или Качи, 6380 м). С запада Пуну обрамляет Западная Кордильера с интрузивными пиками и многочисленными вулканическими вершинами (Льюльяйльяко , 6739 м; Сан-Педро , 6145 м; Городе , 5821 м; и др.), входящих во вторую вулканическую область Анд. Южнее 19 ю.ш. западные склоны Западной Кордильеры выходят к тектонической впадине продольной долины, юг которой занимает пустыня Атакама . По продольной долиной - невысокая (до 1500 м) интрузивные Береговая Кордильера, для которой характерны аридные скульптурные формы рельефа.

В Пуне и в западной части Центральных Анд - очень высокая снеговая линия (местами выше 6500 м), поэтому снега отмечены лишь на высоких вулканических конусах, а ледники есть только в массиве Охос-дель-Саладо (высотой до 6880 м).

1.3. Южные Анды

Анды у аргентино-чилийской границы

В Южных Андах, которые тянутся к югу от 28 ю.ш., выделяют две части - северную (Чилийско-Аргентинские или Субтропические Анды) и южную (Патагонское Анды). В Чилийско-Аргентинских Андах, сужающиеся на юг и доходят до 39 41 "ю.ш., ярко выраженная трехчленная строение - Прибрежный хребет , Продольная долина и Главная Кордильера . В рамках последней, также известной как Кордильера-фронт, находится высочайшая вершина Анд, гора Аконкагуа (6962 м), а также значительные вершины Тупунгато (6570 м) и Мерседарио (6720 м). Снеговая линия здесь очень высокая (под 32 40 ю.ш. - 6000 м). Восточнее Главной Кордильеры - древние Прекордильеры. Южнее 33 ю.ш. (И до 52 ю.ш.) располагается третий вулканическая область Анд, где немало действующих вулканов (преимущественно в Главной Кордильеры и к западу от нее) и потухших (Тупунгато , Майпо и др.).

При продвижении на юг снеговая линия постепенно снижается и около 41 ю.ш. достигает отметки 1460 м. Высокие хребты приобретают черты альпийского типа, увеличивается площадь современного оледенения, появляются многочисленные ледниковые озера. К югу от 40 ю.ш. начинаются Патагонское Анды с ниже, чем в Чилийско-Аргентинских Андах, хребтами (высшая точка - гора Сан-Валентин - 4058 м) и активным вулканизмом на севере. В районе залива Релонкави около 42 ю.ш. сильно расчлененный Прибрежный хребет погружается в океан, а его вершины образуют цепь скалистых островов и архипелагов (крупнейший - остров Чилоэ). Продольная долина превращается в систему протоков, доходящие до западной части Магелланова пролива .

В районе Магелланова пролива Анды (носящих здесь название Анд Огненной Земли) резко отклоняются на восток. В Патагонских Андах высота снеговой линии едва превышает 1500 м (на крайнем юге она составляет 500-700 м, а с 46 30 ю.ш. ледники опускаются до уровня океана), преобладают ледниковые формы рельефа. К югу от 47 ю.ш. существовал мощный Патагонский ледниковый щит , который сейчас раскололся на два, общей площадью более 20 тыс. км, откуда на запад и восток опускаются многокилометровые ледниковые языки. Некоторые из долинных ледников восточных склонов заканчиваются в больших озерах. Вдоль берегов, сильно изрезанном фьордами , поднимаются молодые вулканические конусы (Корковадо и другие). Анды Огненной Земли сравнительно невысокие (до 2469 м).

2. Климат

2.1. Северные Анды

Северная часть Анд принадлежит к субэкваториального пояса Северного полушария , здесь, как и в субэкваториальном поясе Южного полушария , проявляется дежурство влажных и сухих сезонов. Осадки выпадают с мая по ноябрь, однако в самых северных районах влажный сезон менее продолжительный. Восточные склоны увлажнены значительно сильнее западных, осадки (до 1000 мм в год) выпадают преимущественно летом. В Карибских Андах, находящихся на грани тропического и субэкваториального поясов, весь год господствует тропический воздух, здесь мало осадков (часто более 500 мм в год); реки короткие с характерными летними паводками.

В экваториальном поясе сезонные колебания практически отсутствуют; так, в столице Эквадора Кито изменение среднемесячных температур за год составляет всего 0,4 C. Осадки обильные (до 10 000 мм в год, хотя обычные 2500-7000 мм в год) и распределены по склонам более равномерно, чем в субэкваториальном поясе. Четко выраженная высотная поясность . В нижней части гор - жаркий и влажный климат, осадки выпадают практически ежедневно; в понижениях - многочисленные болота. С высотой количество осадков уменьшается, но при этом увеличивается мощность снежного покрова. До высот 2500-3000 мм температуры редко опускаются ниже отметки 15 C, сезонные колебания температур незначительны. Здесь уже большие суточные колебания температуры (до 20 C), погода может резко меняться в течение суток. На высотах 3500-3800 м суточные температуры колеблются уже около отметки 10 C. Еще выше - суровый климат с частыми снежными бурями и снегопадами; дневные температуры выше нуля, а ночью бывают сильные заморозки. Климат сухой, поскольку при большом испарении выпадает мало осадков. Выше 4500 м - вечные снега.

2.2. Центральные Анды

Между 5 и 28 ю. ш. наблюдается ярко выраженная асимметрия в распределении осадков по склонам: западные склоны увлажнены значительно слабее восточных.

К западу от Главной Кордильеры - пустынный тропический климат (образование которого немало способствует холодная Перуанское течение), рек очень мало. Если в северной части Центральных Анд выпадает 200-250 мм осадков в год, то на юг их количество уменьшается и местами не превышает 50 мм в год. В этой части Анд находится Атакама - самая сухая пустыня земного шара. Пустыни поднимаются местами до 3000 м над уровнем моря. Немногочисленные оазисы расположены преимущественно в долинах небольших рек, питающихся водами горных ледников. Середньосичнева температура в прибрежных районах колеблется от 24 C на севере до 19 C на юге, середньочервнева - от 19 C на севере до 13 C на юге. Выше 3000 м, в сухой пуне , - также мало осадков (редко более 250 мм в год). Характерные приходы холодных ветров, когда температура может опускаться до -20 C. Середньочервнева температура не превышает 15 C.

На небольших высотах, при крайне малом количестве дождей, значительная (до 80%) влажность воздуха, поэтому часты туманы и росы . На плато Пуна (включая Альтиплано) - очень суровый климат, среднегодовые температуры не превышают 10 C. Крупное озеро Титикака имеет смягчающее влияние на климат прилегающих территорий - в приозерных районах колебания температур не столь значительны, как в других частях плоскогорья. К востоку от Главной Кордильеры - большая (3000 - 6000 мм в год) количество осадков (приносятся преимущественно летом восточными ветрами), густая речная сеть. По долинам воздушные массы с Атлантического океана пересекают Восточные Кордильеры, увлажняя и ее западный склон. Выше 6000 м на севере и 5000 м на юге - отрицательные среднегодовые температуры; из-за сухости климата ледников мало.

2.3. Южные Анды

В Чилийско-аргентинских Андах климат субтропический , и увлажнение западных склонов - за счет зимних циклонов - больше, чем в субэкваториальном поясе. При продвижении на юг годовые суммы осадков на западных склонах быстро растут. Лето сухое, зима влажная. По мере удаления от океана континентальность климата возрастает, увеличиваются сезонные колебания температуры. В городе Сантьяго , расположенном в Продольной долине , средняя температура самого теплого месяца составляет 20 C, холодного - 7-8 C; осадков в Сантьяго выпадает немного, 350 мм в год (южнее, в Вальдивии , осадков больше - 750 мм в год). На западных склонах Главной Кордильеры осадков больше, чем в Продольной долине (но меньше, чем на тихоокеанском побережье).

При продвижении на юг субтропический климат западных склонов плавно переходит в океанический климат умеренных широт: растут годовые суммы осадков уменьшаются различия в увлажнении по сезонам. Сильные западные ветры приносят на побережье большое количество осадков (до 6000 мм в год, хотя обычно 2000-3000 мм). Более 200 дней в году идут сильные дожди, на побережье часто опускаются густые туманы, море же постоянно штормит ; климат неблагоприятен для проживания. Восточные склоны (между 28 и 38 ю.ш.) засушливым, чем западные (и только в умеренном поясе, южнее 37 ю.ш., благодаря влиянию западных ветров их увлажнение возрастает, хотя они и остаются менее увлажненными сравнению с западными). Средняя температура самого теплого месяца на западных склонах составляет всего 10-15 C (холодного - 3-7 C).

В крайней южной части Анд, на Огненной Земле , - очень влажный климат, который формируют сильные влажные западные и юго-западные ветры. Осадки (до 3000 мм) выпадают в основном в виде мороси (которая появляется большинство дней в году). Только в самой восточной части архипелага осадков значительно меньше. В течение всего года стоят низкие температуры (при этом колебания температуры по сезонам крайне незначительны).

3. Живая природа

3.1. Растительность и почвы

Почвенно-растительный покров Анд очень разнообразен. Это обусловлено большими высотами гор и значительной разницей в увлажнении западных и восточных склонов. Высотная поясность в Андах ярко выражена. Выделяют три высотные пояса - Тьерри кальенте - (горячая земля), Тьерри фриа (холодная земля) и Тьерри еляда (ледовая земля).

В Карибских Андах, на территории Венесуэлы, растут листопадные (на время зимней засухи) леса и кустарники на горных красных почвах. Нижние части наветренных склонов от Северо-Западных Анд и Центральных Анд покрыты горными влажными экваториальными и тропическими лесами на латеритных почвах (горный дождевой лес), а также смешанными лесами из вечнозеленых и листопадных пород. Внешний вид экваториальных лесов мало отличается от внешнего вида этих лесов в равнинной части материка. Для этих лесов характерны пальмы , фикусы , бананы , какао и другие виды. Выше (до высот 2500-3000 м) характер растительности меняется, здесь типичные бамбуки , древовидные папоротники , кустарник кока (что является источником кокаина), хинное дерево . Между 3000 м и 3800 м - высокогорный дождевой лес с низкорослыми деревьями и кустарниками; распространены эпифиты и лианы , характерные бамбуки, древовидные папоротники, вечнозеленые дубы , миртовые , вересковые . Выше - преимущественно ксерофитная растительность, Парамо , по многочисленным астровых , на этих высотах встречаются и моховые болота на плоских участках и безжизненные каменистые пространства на крутых склонах. Выше 4500 м - пояс вечных снегов и льдов.

Южнее, в субтропических чилийских Андах - вечнозеленые кустарники на коричневых почвах. В Продольной долине - почвы, по составу напоминающих чернозем . Растительность высокогорных плато: на севере - экваториальные альпийские луга или парамос , в Перуанских Андах и на востоке Пуны - сухие высокогорно-тропические степи халка , на западе Пуны и на всем тихоокеанском западе между 5-28 южной широты - пустынные типы растительности (в пустыне Атакама - суккулентное растительность, включая кактусы). Многие поверхности засоленные , что препятствует развитию растительности, на таких участках встречаются в основном полынь и эфедра .

Выше 3000 м (примерно до 4500 м) - полупустынная растительность, называется сухой пуной . Здесь растут карликовые кустарники, тонконогие (ковыль , вейник), лишайники , кактусы . К востоку от Главной Кордильеры, где больше осадков, - степная растительность (пуна и влага пуна) с многочисленными тонконоговимы (типчак , ковыль, вейник) и подушкообразные кустарниками. На влажных склонах Восточной Кордильеры тропические леса (пальмы, хинное дерево) поднимаются до 1500 м, до 3000 м доходят низкорослые вечнозеленые леса с преобладанием бамбука , папоротники , лиан , на больших высотах - высокогорные луга .

В средней части Чили леса в значительной степени сведены, когда леса поднимались по Главной Кордильере до высот 2500-3000 м (выше начинались горные луга с альпийскими травами и кустарниками, а также редкими торфяными болотами), но теперь склоны гор практически обнажены. Сейчас леса встречаются только в виде отдельных рощ (сосны , чилийской араукарии , эвкалипта , бука и платана , в подлеске - дрок и герань).

На склонах Патагонской Анд южнее 38 ю.ш. - субарктические многоярусные леса из высокоствольных деревьев и кустарников, предпочтительно вечнозеленых, на бурых лесных (южнее оподзоленных) почвах; в лесах много мхов, лишайников и лиан. К югу от 42 ю.ш. - Смешанные леса (в районе 42 ю.ш. имеется массив араукариевих лесов). Здесь растут буки , магнолии , древовидные папоротники, высокоствольные хвойные , бамбуки. На восточных склонах Патагонской Анд - в основном буковые леса. На крайнем юге Патагонской Анд - тундровая растительность.

В крайней южной части Анд, на Огненной Земле, леса (из листопадных и вечнозеленых деревьев - например, южных буков и канело) занимают лишь узкую прибрежную полосу на западе; выше чертой леса почти сразу начинается снежный пояс. На востоке и местами на западе распространены субантарктические горные луга и торфяники.

3.3. Экология

Одной из основных экологических проблем Анд является сведение лесов, которые уже не возобновляются; особенно сильно пострадали влажные тропические леса Колумбии, интенсивно возводятся под плантации хинного и кававого деревьев и каучуконосов .

Имея развитое сельское хозяйство, Андские страны сталкиваются с проблемами деградации почв, загрязнение почв химикатами, эрозии и опустынивания земель вследствие перевыпаса скота (особенно на территории Аргентины).

Экологические проблемы прибрежных зон - загрязнение морской воды вблизи портов и крупных городов (вызванное не в последнюю очередь выбросом в океан канализационных отходов и промышленного мусора), неконтролируемый чрезмерный отлов рыбы.

Как и во всем мире, в Андах остро стоит проблема выбросов в атмосферу парниковых газов (главным образом при выработке электроэнергии, а также на предприятиях черной металлургии). Значительный вклад в загрязнение окружающей среды вносят также нефтеперерабатывающие заводы, нефтяные скважины и шахты (их деятельность приводит к эрозии почв, загрязнение подземных вод, деятельность шахт в Патагонии пагубно повлияла на биоту данной местности).

Вследствие ряда экологических проблем много видов животных и растений в Андах находятся под угрозой исчезновения.

4. Население

4.1. История

Территория Анд была заселена относительно недавно, старые известные остатки человеческой деятельности имеют возраст от 12 000 до 15 000 лет, хотя скорее всего люди попали к региону раньше. Прешове вероятно бел населенные именно высокогорные районы, остатки обществ этого времени, занимались охотой и збиральством найдены в горах современных перуанских регионов Аякучо и Анкаш . Самые остатки раннего периода (культура Лаурикоча) сохранились в пещерах Ларикоча, Пакаикаса и Гуитарреро . Первые культурные растения Южной Америки имеют возраст около 12000 лет, включали растения как высокогорье, так и Амазонской низменности . Распространение этих растений указывает на постоянный культуры на обмен Мие населением побережья, Амазонии и высокогорье. Примерно 6000 лет назад в долинах появилось ирригационное земледелие .

Старейшим значительным поселением Анд вероятно стал Чавин-де-Уантар в центральной части Перу, относящийся ко времени 2800 лет назад , и характеризуется монументальной архитектурой культуры Чавин .

После упадка культуры Чавин в Андах возникло несколько локальных культур. Важнейшими из них были Мочика и Наска . Культура Мочика мало центром город Моче на пивночному побережье Перу, и известна своими весьма реалистичными керамическими фигурками человеческих голов, которые использовались как кувшины, и прекрасной монументальной архитектурой . Так, Храм Солнца в Моче выглядел ступенчатой пирамиды 41 м высотой и был из самана (адоба). Одновременно с Мочика, на юге Перу возникла культура Наска, известная яскравимы гончарными изделиями и сложным текстилем . Одним из самых остатков культуры стали так называемые Линии Наски . Эти изображения имеют гигантский размер (так полностью видны только с самолета) и сделанные на больших прибрежных плато. Эти линии были как геометричный узорами, так и изображение человека и животных, и были созданы снятием бурого грунта поверхности, оставляя светлый нижний слой почвы. Цель создания этих линий остается неизвестной .

Вторым после Чавин-де-Уантар центром Андский цивилизации, оказывающим влияние на большую территорию, стал город Тиуанако у озера Титикака на высоте 4300 м над уровнем моря, стал важным центром концентрации населения и, возник около 2400 лет назад, существовало более 1400 . Вскоре после создания Тиуанако возникла его государство-соперник Уари , что однако, имела меньший период расцвета. Она пришла в упадок около 800 года, оставляя Тиуанако единственной великой державой до 11 века .

Уже после расцвета высокогорных цивилизаций Тиуанако и Уари на побережье, в районе бывшей культуры Мочика развилась культура Сикан . Ее центром был город Батан-Гранде , центр паломничества с несколькими монументальными пирамидами. Упадок этой культуры произошло в результате крупного наводнения в 12 веке. Одновременно с этой культурой несколько южнее и также под влиянием культуры Мочика возникла культура Чиму , с центроам в городе Чан-Чан , основанным около 900 года. Этот город был крупнейшим среди доколумбовых городов Анд, занимая площадь около 22 км 2. Расцвет культуры был основан на использовании развитой системы ирригации, до позволила получать значительные урожаи на засушливых прибрежных землях Перу. До 14 века государство Чиму протянулась на большой участок побережья от Эквадора до Чили .

Крупнейшим государственным образованием Анд стала Тауантисую ("четыре земли") или Империя Инков, которая сформировалась примерно за век до прибытия европейцев. Это государство имело центр в Куско , на территории современного Перу. По данным историка Гарсиласо де ла Вега , основатель Империи Манко Капак и первые инки прибыли из района озера Титикака, вероятно Тиуанако. Государство инков охватывала всю центральную часть Анд, и протянулась от южной Колумбии (где Инки были остановлены силами чибча) до реки Мауле в Патагонии (где продвижение Инков сдерживалось силами мапуче).

Испанская Империя развалилась в начале 19 толиття в результате Наполеоновских войн . Идеи Французской революции и получения независимости США привели к незалежницього движения среди состоятельных креольской знати колоний, представители которой захватили власть почти по всей их территории. Слабая Испания не могла притистояты этим силам, и войны за независимость, которые продолжались на всей территории колоний в период с 1808 до 1824 года, завершились победой местной знати, которая установила во вновь странах республиканские правительства, во многом скопированы с устройства США. С небольшими изменениями такая же система правительства остается и сейчас.

4.2. Распределение населения

Розриджение воздуха на больших высотах свыше 4 000 м требует определенной физиологической адаптации организма. Однако сейчас люди способны постоянно жить на высотах до 5 200 м (пастухи Перу) и временно до 6 000 м (шахта Караско, Чили).

Южная часть Анд от Патагонии до южной границы боливийского Альтиплано населена мало. Здесь обитают только небольшие группы пастухов и фермеров, живущих преимущественно на низких склонах и предгорьях. На севере, от Боливии до Колумбии, сконцентрирована большая часть населения, здесь расположены все главные города горной системы и большинство важнейших городов андийских стран. В частности в Перу и Боливии значительная часть начелення живет на высотах более 3300 м.

Примерно половина населения Боливии - индейцы , говорящие на языках

Антропогенная динамика, вызванная деятельностью человека. Создание культурных ландшафтов (посевов, садов, лесокультур, прудов и водохранилищ), пастьба скота сопровождаются активизацией многих динамических процессов, ведущих к образованию сопутствующих, чаще всего акультурных, ландшафтов - оврагов, оползней, вторичных солончаков на орошаемых землях, развеваемых песков.[ ...]

Антропогенные факторы - факторы, вызванные деятельностью человека.[ ...]

Хотя в глобальном масштабе изменения природной среды, вызванные деятельностью человека, количественно незначительны, они заметно отличаются по скорости своего протекания от изменений, вызванных естественными причинами. Естественные изменения по сравнению с продолжительностью человеческой жизни протекают крайне медленно и внешне почти незаметны. Антропогенное вмешательство, напротив, проявляется весьма быстро, что особенно заметно в последнее столетие. Обогащение земной атмосферы кислородом от 1% до 21% продолжалось от одного до полутора миллиардов лет, что составляет, примерно, 0,004% в 200000 - 300000 лет. В то же время в результате человеческой деятельности содержание СХЪ в воздухе увеличилось на 0,004% в течение нескольких последних десятилетий. Это сравнение нельзя считать вполне корректным, так как повышение концентрации кислорода в воздухе со временем шло не линейно, однако оно позволяет судить об относительной скорости естественных и антропогенных изменений в природной среде. Естественные изменения происходят столь медленно, что для всего живого на Земле сохраняется возможность генетически приспособиться к изменениям окружающей среды, в то время как антропогенное вторжение в природу не оставляет никаких шансов на это приспособление, особенно для высших организмов.[ ...]

Еще одно свидетельство глобального потепления климата, вызванного деятельностью человека, в 1998 г. представили сотрудники трех университетов США. В результате многоплановых и фундаментальных исследований сотрудниками Массачусетского, Амхер-ского и Аризонского университетов удалось установить, что три года последнего десятилетия XX в. оказались самыми теплыми за последние 600 лет.[ ...]

Виды семейства орхидных чутко реагируют на изменения окружающей среды, вызванные деятельностью человека. Наряду с климатическими условиями основными факторами, регулирующими их численность, являются антропогенные нагрузки - разрушение местообитаний, выпас скота, сенокошение, рекреация, сбор ягод и грибов, изменение сомкнутости древесного яруса в результате рубок леса.[ ...]

В последние годы ведущие эксперты мира предупреждают, что глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, может оказаться более значительным, чем считалось ранее. Очевидная тенденция в Европе к более частой суровой погоде и мокрым зимам, перемежаемым крайне сильными ливнями, совпадает с явлениями, которых эксперты ожидают от глобального потепления. Сильные бури, повлекшие человеческие жертвы, пронеслись на севере Франции, в Британии, Ирландии.[ ...]

Вред окружающей природной среде представляет собой негативные изменения в ее состоянии, вызванные деятельностью человека (загрязнение ОПС, истощение природных ресурсов, повреждение или разрушение экологических систем) и создающие реальную угрозу здоровью человека, растительному и животному миру, материальным ценностям.[ ...]

Фоновое радиоактивное излучение состоит, в основном, из трех составляющих: природного фона, вызванного радионуклидами биосферы; техногенного фона, вызванного деятельностью человека; рентгенодиагностики.[ ...]

В Мировом океане и особенно в Балтийском море все чаще и чаще появляются нежелательные эффекты, вызванные деятельностью человека.[ ...]

Одним из наиболее серьезных проявлений деградации земель является «техногенное опустынивание», вызванное деятельностью человека и изменениями климата. Большая площадь современных пустынь имеет антропогенное происхождение. От деградации почвы уже пострадали 70% засушливых земель планеты - территория, которая по площади в три раза больше Европы. Скорость опустынивания в мире сейчас достигла 7-10 млн га в год. Кроме этого ежегодно еще 20 млн га теряют продуктивность из-за эрозии и наступления песков. Примерно такова же и скорость сокращения площади лесов. Это одна из самых длительных и грозных тенденций утрат природы. Практически весь земельный фонд мира подвержен той или иной степени деградации.[ ...]

Чтобы ответить на сформулированные выше вопросы, необходимо сопоставить результаты изменений окружающей среды, вызванные деятельностью человека и естественными причинами. При этом следует использовать три критерия; количественный фактор, фактор времени и токсичность продуктов, возникающих в результате антропогенной деятельности.[ ...]

Антропогенные изменения почв в отдельных районах начались давно. Платон пишет об угрожающих размерах денудации, вызванной деятельностью человека и истощении почв Аттики и о. Эгины в МУ вв. до н.э. (Тойнби, 2003). Процессы деградации почв Месопотамии ещё древнее.[ ...]

В Финляндии, в условиях влажного климата, по имеющимся исследованиям, огромный процент пожаров приписывают молнии (за 1911 -1921 гг. 254 пожара, а вызванных деятельностью человека - 356).[ ...]

Авторы уже упоминавшегося научного труда «За пределами роста» считают, что выбор человечества состоит в том, чтобы снизить нагрузку на природу, вызванную деятельностью человека, до устойчивого уровня через разумную политику, разумную технологию и разумную организацию, либо ждать, когда в результате происходящих в природе изменений уменьшится количество пищи, энергии, сырья и возникнет совершенно непригодная для жизни окружающая среда1.[ ...]

Таким образом, сохранение природного разнообразия должно включать в себя принцип активного управления. Развитие экологически замкнутых регионов, вызванное деятельностью человека, является объективной реальностью и не должно восприниматься как недопустимое, нежелательное явление.[ ...]

КРИЗИС ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ - стационарное, относительно постепенное обратимое или необратимое ухудшение состояния окружающей среды (упрощение ее структуры, снижение энергетического или экологического потенциала), вызванное деятельностью человека или естественными факторами (напр., глобальными изменениями климата).[ ...]

Человеческое общество, используя не только энергетические ресурсы биосферы, но и небиосферные источники энергии (например, ядерной), ускоряет геохимические преобразования на планете, вмешивается в ход биосферных процессов. Некоторые процессы, вызванные деятельностью человека, имеют противоположную направленность по отношению к естественным процессам (рассеивание руд металлов, углерода и других биогенных элементов, торможение минерализации и гумификации, освобождение углерода и его окисление, нарушение глобальных процессов в атмосфере, влияющих на климат, и т.д.).[ ...]

Окружающая среда находится в состоянии динамического равновесия: цикличность потоков материалов и энергии обеспечивает постоянное восстановление окружающей среды и поддерживает ее в состоянии, пригодном для существования живых организмов. Так, в результате гидрологического цикла (круговорота воды) живые организмы обеспечиваются чистой водой, необходимой для существования большинства из них. Круговорот азота, углерода, кислорода и других элементов также является своего рода источником жизни, поскольку в течение этих циклов осуществляется переход от неорганических к органическим и живым формам, которые снова превращаются в неорганические. Нарушение этих естественных циклов, вызванное деятельностью человека или действием каких-то природных факторов, приводит к переходящему или необратимому изменению биологической структуры с уничтожением определенных местных видов флоры и фауны.[ ...]

Следует подчеркнуть некоторые особенности подхода к про- блеме обогащения атмосферы С02. Эта проблема не должна рассматриваться изолированно, так как в кругообороте СОг уча-- ствуют и синергические, и антагонистические факторы. К синергическим факторам относится влияние таких газов, как N20, фторхлоруглеводородов (фреонов), СН4 и Оз. Водяные пары должны бЬ1ть исключены из этого рассмотрения, так как, несмотря на локальные различия в распределении над поверхностью планеты, их общая доля в атмосфере практически остается постоянной и не вносит заметного вклада в нагревание земной поверхности. Другие газы, поглощающие ИК-излучение, вносят приблизительно 50% по сравнению с, общим количеством тепла, накапливаемого за счет диоксида углерода. При оценке так называемого парникового эффекта, вызванного деятельностью человека, необходимо учитывать и влияние этого фактора.

Мы рассказали о некоторых наиболее значительных катастрофах в истории нашей планеты. Посмотрим же, насколько вероятны подобные явления в будущем. Безусловно, извержения вулканов, землетрясения и цунами будут происходить и дальше. Не можем мы исключить и случайные падения крупных метеоритов или даже астероидов.

Однако нет никаких сомнений в том, что с каждым десятилетием контроль человека за этими стихийными бедствиями станет эффективнее, и в недалеком времени опасные для жителей нашей планеты последствия катастроф можно будет почти полностью предотвратить.

ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Ни одно стихийное бедствие не происходит так неожиданно, как землетрясение. Своеобразной его особенностью является то, что оно разрушает в основном искусственные постройки, возведенные рукой человека. Конечно, во время сильных землетрясений происходят горные обвалы, оползни, иногда запруживаются реки, но такие явления относительно редки, ограничены небольшими по площади зонами и обычно приурочены к крутым склонам гор, где нет человеческих жилищ.

Степень опасности землетрясения существенно менялась в зависимости от уровня и условий развития человеческого общества. Когда первобытный человек добывал себе пищу охотой, он не строил постоянных жилищ, поэтому землетрясения не были для него угрозой. Не страшны землетрясения и скотоводам: их переносные войлочные юрты выдерживали любую сейсмическую катастрофу,

Издавна на Земле существовала определенная зональность в распределении той опасности, которую таило для людей землетрясение. Эта зональность контролировалась в первую очередь климатической зональностью.

В тропическом поясе, где люди круглый год живут в бамбуковой или тростниковой хижине, землетрясения не страшны. Чумы и яранги жителей приполярных стран, построенные с помощью жердей и звериных шкур, не реагируют на подземные толчки. Несильно влияют подземные удары и на постройки умеренной лесной зоны планеты. Рубленые деревянные дома очень устойчивы и разрушаются (но не обваливаются) лишь при очень сильных землетрясениях.

Только один климатический пояс Земли - область пригодных для пахоты степей и оазисы орошаемого земледелия во всю меру ощущают ужас сейсмических катастроф. Земляные постройки и здания из кирпича, которые преобладают в этом поясе, больше всего подвержены сейсмическим ударам. Даже толчки средней силы разрушают стены каменных зданий, что приводит к гибели находящихся в доме людей. Только в течение последних 100-120 лет в связи с бурным ростом городов во всех климатических поясах произошли такие землетрясения, как Лиссабонское (1755), Сан-Францисское (1906), Мессинское (1908), Токийское (1923), Ашхабадское (1948), подобных которым, за исключением территории Восточного Китая, в античное время и в средние века почти не было.

Случись Сан-Францисское землетрясение на 100 лет раньше, оно почти не причинило бы разрушений. На месте этого города в 1806 г. располагались лишь деревянные строения небольшой русской колонии.

В ближайшем будущем рост старых городов и строительство новых будут идти еще интенсивнее. Значит ли это, что пропорционально возрастет и опасность землетрясений? Отнюдь нет. Землетрясения будут все менее и менее страшны, ибо технические средства уже сейчас позволяют возводить жилые здания любой этажности и строить промышленные сооружения любых размеров которым не угрожают сильнейшие землетрясения. Сейчас от землетрясения страдают главным образом давно построенные здания, возведенные без применения специальных антисейсмических поясов и других усиливающих прочность конструкций.

Борьба с землетрясением началась давно. Человек столкнулся с двумя проблемами: как сделать здание таким, чтобы оно не разрушалось от подземных ударов, и как установить районы, где происходят землетрясения и где сильных подземных ударов не бывает. Попытка ответить на эти вопросы привела к возникновению сейсмологии - науки, изучающей землетрясения и поведение искусственных сооружений при подземных ударах. Инженеры-строители начали разрабатывать конструкции жилых зданий и промышленных сооружений, способных выдержать сейсмическую катастрофу. В горах Тянь-Шаня, на реке Нарын, построена Токтогульская высотная плотина и гидростанция на 1200 МВт. Гидротехнический узел возведен с таким расчетом, что выдержит даже катастрофические землетрясения.

Чтобы определить сейсмоопасные районы, необходимо точно знать место, где происходят землетрясения. Наиболее полные данные о подземном ударе можно получить, регистрируя приборами упругие волны, появляющиеся в земле при землетрясении. Сейсмологи научились определять координаты происшедшего землетрясения, глубину его очага, силу подземного удара. Это позволило составить карту эпицентров землетрясений, наметить зоны, где возникали подземные толчки той или иной силы. Сопоставляя эпицентры землетрясений с геологическим строением территории, геологи выделили те места, где землетрясений еще не было, но, судя по сходному строению с местами, подвергавшимися подземным ударам, возможны в недалеком будущем. Так родился прогноз места возникновения землетрясений и их максимальной силы. Наша страна - первая в мире, где карта сейсмического районирования, как ее официально называют, была впервые утверждена в качестве документа, обязательного для всех проектирующих и строительных организаций. В сейсмически опасных районах строители должны возводить лишь такие жилые и административные здания и промышленные объекты, которые бы выдержали землетрясение показанной на карте силы. Разумеется, карты прогноза землетрясения не могут считаться совершенными. С течением времени по мере накопления данных они пересматриваются и уточняются. На рис. 30 представлен один из вариантов такой карты, составленной в Институте физики Земли АН СССР.

Рис. 30. Карта сейсмического районирования территории СССР

Карта сейсмического районирования показывает, в каких местах нашей страны и какой максимальной силы возможны землетрясения. Для проектирующих организаций и строителей такая карта служит важным и необходимым документом, по для населения, живущего в сейсмоопасной зоне, куда важнее знать, когда именно произойдет землетрясение. Заметим, что в последние годы этот вопрос все больше и больше интересует и строителей. Кроме того, проектирующим организациям необходимо знать, происходят сильные землетрясения с периодичностью раз в тысячелетие или же в 20 лет. В первом случае усиливающие сооружения антисейсмические конструкции следует применять лишь при строительстве некоторых долговременных объектов (если это, конечно, не жилые помещения). Во втором - для всех построек.

Прогноз времени возникновения землетрясения подразделяется в настоящее время на долгосрочный и на выявление предвестников, за несколько часов или минут предупреждающих о надвигающейся катастрофе.

Долгосрочный прогноз основывается на следующих физических предпосылках. В упрощенной схеме процесс подготовки и проявления землетрясений можно себе представить как накопление и перераспределение в некоторой области земной коры потенциальной энергии - энергии упругих напряжений. В момент землетрясения эта энергия частично или полностью высвобождается. Для того чтобы произошло следующее землетрясение, нужна новая порция энергии; следовательно, должно пройти время, пока энергия накопится. В одних случаях это несколько дней или месяцев, но чаще десятки или даже сотни лет. Как говорилось, в Ашхабаде в 1948 г. была разрушена мечеть Аннау, простоявшая более 600 лет.

На основе детального изучения сейсмичности Курило-Камчатской зоны С.А. Федотов предложил приблизительный долгосрочный прогноз землетрясений по пятилетиям. В прогнозе содержатся вероятностные оценки проявления сильных землетрясений, выделены районы, где в настоящее время возможны катастрофические сотрясения. Позже такой же прогноз был разработан для Калифорнии (США). В частности, было показано, что разрушительные землетрясения с магнитудой 8 могут происходить раз в 100 лет, а более слабые - раз в 20 лет. Хотя такой прогноз не решает проблемы полностью, он помогает составлять карты сейсморайонирования с приблизительной оценкой повторяемости землетрясений.

Еще важнее обнаружить предвестников землетрясения, непосредственно извещающих о приближающейся сейсмической катастрофе. Давно замечено, что животные чувствуют приближение подземного удара. За несколько минут до землетрясения домашний скот, собаки, кошки, крысы проявляют беспокойство, стараясь выбраться из закрытых помещений. Перед землетрясением в Неаполе покинули свои жилища муравьи. За два дня до землетрясения в прибрежных районах Японских островов неоднократно появлялась необычная рыба шестиметровой длины - усатая треска, живущая на больших глубинах. По японской мифологии, виновницей землетрясений является огромная рыба «намадзу», которая якобы щекочет своими усами морское дно. Изображения ее издавна наклеивались на окна как заклятие от подземных толчков. Японские ученые считают, что это суеверие было порождено появлением у берега легендарной рыбы накануне крупных землетрясений.

Все эти факты свидетельствуют о том, что подземному толчку предшествуют какие-то физические явления. По если их чувствуют животные, то они могут быть зафиксированы и приборами. Предполагается, что в области будущего очага землетрясения происходит изменение физических параметров среды. В результате деформируется земная поверхность, изменяются упругие, магнитные, электрические свойства пород и т.д. Успех эксперимента зависит прежде всего от того, насколько близко будут расположены приборы от эпицентра прогнозируемого землетрясения, поскольку величины, характеризующие возможные параметры, убывают пропорционально квадрату расстояния от очага. Поэтому для решения задачи прогноза необходимо находить места, где землетрясения происходят достаточно часто.

Поиски предвестников землетрясения ведутся сейчас в нескольких направлениях. Пожалуй, одной из первых попыток «предсказать» землетрясение было изучение так называемых форшоков - слабых толчков, иногда предшествующих сильному подземному удару.

Частоты колебаний форшоков заметно выше, чем автершоков (толчков, следующих за сильным землетрясением). Длительность проявления этих высокочастотных толчков, возможно, как-то связана с силой готовящегося землетрясения и может помочь установить момент его возникновения. К сожалению, это происходит не всегда. Известно большое число землетрясений, когда сильный удар приходил совершенно неожиданно. Все же не исключено, что для отдельных типов землетрясений изучение характера мельчайших потрескиваний, фиксируемых только очень чувствительными приборами, может дать сведения о приближающейся катастрофе.

Следующий путь обнаружения предвестников землетрясений - исследование медленных движений земной коры - наклонов земной поверхности. Наклономеры различных систем, установленные более 25 лет назад на специальных бетонированных площадках или в штольнях, пробитых в скалах, фиксируют малейшие колебания поверхности Земли. Иногда перед подземным толчком были обнаружены «бури» наклонов. Как будто бы предвестник обнаружен! Однако в большинстве случаев наклономеры молчали. На показания данных приборов влияет множество факторов, в частности изменение атмосферного давления, длительно происходящее проседание фундамента и т.д. Говорить о прогнозе с помощью наклономеров как надежном способе преждевременно, но некоторые результаты все же обнадеживают. Обнаружено изменение наклонов в Токтогульской штольне перед двумя землетрясениями, возникшими вблизи аппаратуры. Одно - очень слабое (эпицентр 2 км) и второе - (эпицентр 5 км) силой до 6 баллов. В обоих случаях четко видно изменение характера наклонов за несколько часов до землетрясения.

В последнее время начал разрабатываться еще один метод прогноза землетрясений. Подземные удары представляют собой разрядку возникающих в земной коре напряжений. Очевидно, перед землетрясением такие напряжения возрастают. Это выражается в изменении скорости распространения упругих волн, отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн и отношения их амплитуд. Эксперименты, проведенные в Гармском районе Памира, позволили получить некоторые обнадеживающие результаты. Наблюдается следующая закономерность: чем сильнее землетрясение, тем дольше длится аномальное состояние.

Наконец, недавно наметилось еще одно перспективное направление - изучение изменений магнитного поля Земли. Постоянное магнитное поле нашей планеты состоит из двух частей. Основная часть поля обусловлена процессами в земном ядре, другая - вызывается горными породами, получившими намагниченность еще за время своего образования. Магнитное поле, создаваемое намагниченностью горных пород, изменяется с изменением тех напряжений, в которых находятся горные породы в земной коре.

Подготовка землетрясения, как мы уже отмечали, состоит в накапливании напряжений в каком-то участке земной коры, что неизбежно меняет магнитное поле на земной поверхности. Удалось обнаружить резкое изменение локального векового хода магнитного поля после землетрясения. Произведены опытные оценки величины изменения магнитного поля, которое должно произойти в момент землетрясения. Опыты с искусственными взрывами подтвердили правильность этих расчетов.

За последние годы обнаружены и изменения в магнитном поле незадолго до землетрясения. За 1 час. 6 мин. до начала разрушительного землетрясения, происшедшего на Аляске в марте 1964 г., было отмечено возмущение в магнитном поле Земли. Изменение градиента магнитного поля между двумя пунктами, вблизи которых произошел ряд землетрясений, наблюдалось в 1966 г. Эти исключительно интересные результаты нуждаются еще в проверке, которая подтвердила бы связь наблюдаемых явлений именно с землетрясениями.

Ведутся также поиски предвестников землетрясений путем исследования электропроводности горных пород в сейсмических районах. Замечено, что в некоторых местах землетрясения иногда сопровождаются грозовыми разрядами с молниями. Следовательно, сейсмическое напряжение каким-то образом связано с электрическим полем. В Японии, например, существует древняя традиция предсказывать землетрясения по необычному появлению молний при ясном небе.

Наконец, судя по опыту Ташкентского землетрясения, важным индикатором предстоящего сильного толчка является изменение содержания радона в подземных водах. За некоторое время до толчка заметно увеличивается его концентрация. Недавно обнаружена связь между землетрясениями и извержениями гейзеров (периодических извержений горячей воды и пара в некоторых вулканических районах). Оказалось, что в Йеллоустонском национальном парке (США) за 2-4 года перед каждым землетрясением интервалы между извержениями гейзеров уменьшаются, а после подземного толчка снова увеличиваются.

Мы остановились довольно подробно на прогнозе землетрясений, так как это - наиболее неожиданное и сложное природное явление. Опасность других возможных катастроф (гигантских волн цунами, извержений вулканов или падения крупных астероидов) уже сейчас сравнительно невелика и с каждым 10-летием будет резко уменьшаться, поскольку об их приближении мы можем знать заранее. Но в последние годы выяснилось, что человеческая деятельность может вызвать подземный толчок. В США, в штате Колорадо, военное ведомство закачивало на глубину в 3 км воду, в которой были растворены устаревшие отравляющие вещества. Через шесть недель в этом районе произошло первое за 70 лет землетрясение, затем толчки стали повторяться. По-видимому, нагнетаемая под большим давлением вода способствовала сдвигу пород по старым разломам. Когда перестали закачивать воду, землетрясения постепенно прекратились. Этот факт послужил основанием для разработки оригинального метода предотвращения сильного землетрясения. Если обводнение трещин способствует землетрясению, то с помощью поочередной закачки воды в разные участки крупного разлома можно путем серии слабых спровоцированных толчков снять существующие в Земле напряжения и тем самым предупредить катастрофическое землетрясение.

На практике этот метод означает следующее: в избранном месте разлома бурят три скважины на расстоянии примерно 500 м друг от друга. Из крайних скважин выкачиваются подземные воды, чтобы «запереть» сброс в этих двух точках. Затем под давлением закачивается вода в среднюю скважину: происходит «миниземлетрясение», и в глубинных породах снимается напряжение. Когда же выкачивается вода и из средней скважины, весь участок становится безопасным, по крайней мере на определенное время.

Такая обработка крупного разлома потребует бурения около 500 скважин по 5 км глубиной каждая.

Слабые землетрясения возникают и в районах, где незадолго перед этим были созданы крупные водохранилища. Дополнительный вес воды водохранилища оказывает давление на горные породы и тем самым создает условие для возникновения подземных толчков. Возможно, этому способствует также проникновение воды по трещинам на глубину, что облегчает смещение пород по разрывам.

СЛУЖБА ОПОВЕЩЕНИЯ О ЦУНАМИ

Успешные действия человека по предупреждению стихийных бедствий наиболее наглядны на примере организации в ряде стран Тихоокеанского бассейна, в том числе на Дальнем Востоке, службы срочного оповещения о приближающемся цунами.

Сейсмические волны от землетрясения распространяются в земле со скоростью около 30 тыс. км/ч, тогда как волна цунами идет со скоростью порядка 1000 км/ч. На использовании разницы этих скоростей и построена служба оповещения о волнах от подводного землетрясения. Специальные цунами-станции оборудованы сейсмографами с сигналами, срабатывающими при регистрации сильного землетрясения. После сигнала дежурные немедленно приступают к обработке полученных сейсмограмм и определяют положение эпицентра землетрясения. Если эпицентр находится в океане, а землетрясение было достаточной силы, то на побережье, опасном цунами, объявляется тревога. Специальная служба с помощью сирен, громкоговорителей и световой сигнализации предупреждает население о приближающейся волне. Жители укрываются на возвышенных местах, недоступных действию волн. Все решает скорость обработки сейсмограмм. Сведения на опасные участки побережья должны быть переданы хотя бы за 5-10 мин. до подхода волны к берегу. В Японии и особенно на Камчатке и Курильских островах, которые расположены в непосредственной близости от зон возникновения подводных землетрясений, время между подземным толчком, вызвавшим цунами, и приходом волны на берег измеряется считанными минутами. За этот отрезок времени необходимо определить положение эпицентра землетрясения, время прихода волны в те или иные пункты побережья, передать по каналам связи тревогу и успеть вывести людей в безопасные места.

Служба оповещения о цунами в 50-х годах организована в США (на Гавайских островах), Японии и СССР.

Другой путь уменьшения катастрофических последствий цунами - это составление карт, которые в некоторой степени сходны с картами сейсмического районирования. В отношении цунами такое районирование проводится в пределах побережья. При построении карты цунами-опасности побережья принимаются во внимание максимальная высота происшедших ранее цунами; учитываются характер побережья, местоположение зон, где возникают землетрясения, вызывающие цунами, расстояние от них до берега и т.д. Подобные схемы являются важными документами при планировании и проектировании промышленного и гражданского строительства. Зная возможную максимальную высоту цунами и ту площадь побережья, которая может быть покрыта волнами, строители располагают строящиеся объекты за пределами досягаемости волн.

Нет никаких сомнений в том, что в самые ближайшие годы разрушительное действие цунами будет сведено почти к нулю.

ЗАЩИТА ОТ ВУЛКАНИЧЕСКИХ БЕДСТВИЙ

Наибольшую опасность при вулканических извержениях, по мнению Г. Тазиева, представляют игнимбритовые потоки. Излияние игнимбритов, зафиксированное на Аляске в 1912 г., распространилось на 30 км при ширине потока 5 км и 100-метровой толщине слоя. В результате образовалась знаменитая долина Десяти Тысяч Дымов.

Игнимбриты изливаются мгновенно, с молниеносной быстротой вырываясь из длинных трещин, внезапно открывающихся в земной коре под давлением магмы, до предела насыщенной газами. Они выплескиваются из этих трещин со скоростью более 100 км/ч, достигая порой 300 км. Состав извергаемой из чрева Земли массы - это суспензия, в которой стекловатые фрагменты лавы и мелкие раскаленные обломки насыщены горячими вулканическими газами. Такая консистенция игнимбритов придает им текучесть, позволяет захватить все живое, несмотря на то, что застывают они очень быстро. Колоссальные площади игнимбритовых покровов, накопившихся еще в третичном и четвертичном периодах, свидетельствуют о том, что такие катастрофы возможны и в будущем.

О приближении мощных вулканических извержений в некоторых случаях говорит необычное поведение животных. После катастрофического извержения Мон-Пеле 8 мая 1902 г. город был разрушен за считанные секунды. Погибло 30 тыс. человек, и был найден один-единственный труп кошки. Оказывается, еще с середины апреля животные почувствовали неладное. Перелетные птицы вместо того, чтобы, как обычно, сделать привал на озере вблизи города, устремились на юг Америки. На склоне Мон-Пеле обитало множество змей. Но уже во второй половине апреля они начали покидать обжитые места. За ними потянулись и другие пресмыкающиеся.

Разгадка поведения животных заключается, по-видимому, в том, что повышение температуры почвы, выделение газов, легкие сотрясения земли и другие тревожные явления, не улавливающиеся органами чувств человека, вызывают беспокойство более восприимчивых к ним животных.

Создание службы прогнозирования извержений потухших вулканов в настоящее время, пожалуй, дело более легкое, чем прогноз погоды. Вулканологические прогнозы основываются на фиксации изменений режима вулкана. Они осуществляются путем наблюдения за определенными физическими и химическими параметрами. Трудность заключается в истолковании наблюдаемых измерений.

За шесть месяцев до извержения Килауэа в декабре 1959 - январе 1960 г. сейсмографы уже сигнализировали о пробуждении вулкана. Благодаря сети наблюдательных станций на острове Гавайя научные сотрудники вулканологической обсерватории заранее определили глубину очагов - 50 км, что было неожиданно, так как нижняя граница земной коры там лежит всего на 15 км ниже уровня моря.

В последующие недели вулканологи отметили постепенное уменьшение глубины очагов и, замеряя скорость этого восхождения, установили, когда магма начнет выходить на поверхность. Тщательно изучая все явления, связанные, судя по опыту прежних исследований, с процессом восхождения магмы, вулканологи обсерватории зафиксировали, где именно (кратер Ики) и когда начнется извержение. В своих прогнозах они пошли еще дальше: после трехнедельного пароксизма они не только предсказали, что извержение еще не закончилось и возобновится с новой силой, но и указали на место повторного действия вулкана - близ селения Капоо. В результате удалось своевременно эвакуировать жителей этого селения.

Далеко не всегда можно точно истолковать показания сейсмографов и наклономеров, особенно в отношении чреватых опасными взрывами страто-вулканов, число которых весьма велико в пределах Тихоокеанского огненного кольца.

Одно из наиболее перспективных направлений по прогнозированию вулканических извержений - изучение эволюции химического состава газов. Установлено, что состав газов после извержения изменяется в следующем порядке: вначале выделяются НСl, HF, NH 4 , Cl, Н 2 О, СО, О 2 (галлоидная стадия), затем - H 2 S, SO 2 , Н 2 О, СО, Н 2 (сернистая стадия), дальше - СО 2 , Н 2 , Н 2 О (углекислая стадия) и, наконец, едва нагретый пар. Если активность вулкана возрастает, то состав газов изменяется в обратном порядке. Следовательно, постоянное изучение вулканических газов позволит предсказать извержение. Л.В. Сурнина и Л.Г. Воронина исследовали состав газов вулкана Эбеко. В одном его участке (так называемое Северо-Восточное поле) содержание НСl в течение ряда лет изменялось следующим образом (в объемн. %): 1957 г. - 0,19; 1960 г. - 0,28; 1961 г. - 2,86; 1962 г. - 5,06. Таким образом, количество хлористого водорода постепенно увеличивалось, что свидетельствовало о возраставшей активности Эбеко, завершившейся извержением в 1963 г.

В ряде случаев возможна активная защита от вулканических извержений. Она заключается в бомбардировке авиацией или артиллерией движущихся лавовых потоков и стен кратеров, через которые изливается лава; в создании дамб и других препятствий на пути движения лавы; в проведении туннелей к кратерам для спуска воды кратерных озер.

Дамбы и насыпи с успехом используются для борьбы с жидкими лавами Гавайских островов. Во время извержений 1956 и 1960 гг. каменные насыпи противостояли даже мощным лавовым потокам. Применение дамб и насыпей возможно и против некоторых грязевых потоков.

Для предотвращения грязевых потоков (лахар) необходимо спускать из кратеров избыточные воды. Для этого с наружного склона вулканического конуса в кратер проводят водоотводящий туннель. Таким способом был осушен Келун, с которым связано возникновение губительных лахар.

ВОЗМОЖНОСТЬ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВСТРЕЧИ АСТЕРОИДА С ЗЕМЛЕЙ

В 1967 - в начале 1968 г. неоднократно обсуждался вопрос о возможности столкновения с Землей микропланеты Икар в момент их наибольшего сближения 15 июня 1968 г.

В октябре 1937 г. астероид Гермес прошел мимо Земли всего лишь в 800 тыс. км, т.е. на расстоянии немногим более 100 земных радиусов. Икар в поперечнике имеет размеры не более 1 км. Следовательно, вес его должен быть равен 3 млрд. т. Если бы Икар столкнулся с Землей, то удар был бы равен взрыву 105 Мт тринитротолуола. Разрушительный эффект был бы намного значительнее, чем, например, при извержении вулкана Кракатау, когда возникшие в море волны погубили 36 тыс. человек.

Астероиды могут быть и значительно больших размеров, а следовательно, последствия их столкновений с Землей еще страшнее.

Очень редкое, по страшное по катастрофическим последствиям столкновение Земли с астероидом в недалеком будущем будет безопасно для человека. Уже современный уровень астрономии и вычислительный техники позволяет заблаговременно (за несколько месяцев) не только знать время, но и точно определить место падения на Землю космического пришельца. Это даст возможность заранее принять необходимые меры, резко уменьшающие последствия катастрофы (выселение людей из опасной зоны, расчет высоты волн на побережье в случае падения астероида в воду и т.д.). В принципе уже сейчас можно разрушить астероид с помощью ракет за некоторое время до того, как он достигнет пашей планеты.

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ СЕЛЕЙ

Возможности борьбы человека с коварными разрушительными силами природы можно продемонстрировать на примере «обуздания» селя в районе столицы Казахской ССР города Алма-Ата. Сель - это бешено мчащийся по долине горной реки поток, состоящий из грязи, щебня и валунов размером до метра и более. Образуется он вследствие бурного летнего таяния снега, когда талая вода постепенно впитывается ледниковыми валунно-галечными отложениями, а затем вся эта полужидкая масса лавиной низвергается по долине.

В 1921 г. чудовищный сель, свалившийся с гор ночью на спящий город, прошел Алма-Ату из конца в конец, фронтом в 200 м шириной. Не считая воды, грязи, обломков деревьев, одних лишь камней обрушилось на город столько, что, по подсчетам, их хватило бы для загрузки нескольких сот товарных поездов. И эти эшелоны, разогнавшись но склону, на курьерской скорости таранили Алма-Ату, разрушая и уничтожая дома, улицы. Объем селя определялся тогда в 1200 тыс. м 3 .

Опасность повторения такой катастрофы существовала постоянно. Город Алма-Ата рос. И с каждым годом бедствия от селя могли быть все более ужасными. Смелая мысль перекрыть путь селю искусственно созданной плотиной принадлежала академику М.А. Лаврентьеву. Он предложил воздвигнуть такую плотину с помощью направленного взрыва.

В конце 1966 г. направленные взрывы уложили 2,5 млн. т камня на дно урочища Медео. Возникла плотина, перекрывшая долину р. Алмаатинки. Селя пришлось ждать недолго. В июле 1973 г. гидрологические посты сообщили о возможности селя.

15 июля в 18 час. 45 мин. местного времени моренное озеро ледника Туюксу мгновенно вспучилось и сразу опало. Раздался характерный, похожий на хриплый вздох, звук, тут же переросший в зловещий грохот. Предсказанный, но всегда неожиданный сель рванулся вниз.

Пока точно не установлено, сколько воды извергла первоначальная морена. По-видимому, не меньше 100 тыс. м 3 . Но через несколько минут в селе было уже не менее 1 млн. м 3 воды и камней. Однако на этот раз путь селю преградила плотина. Вот что рассказывает очевидец, находившийся на плотине в момент катастрофы.

День был знойный и тихий. Вдруг издали донесся грохот, будто за снежной вершиной хребта реактивный самолет брал звуковой барьер. Грохот исчез так же неожиданно, как и возник. Через 10 сек. за покрытым елями склоном горы взвился вверх огромный рыжий столб пыли, закрывший небо. Из-за поворота стремительно выкатился огромный грязевой вал. Он с ходу ударился о твердь котлована, потом отпрыгнул к противоположному склону, обрушившись на него всей своей тяжестью. На плотину Медео обрушился удар такой силы, какой, если не считать атомных взрывов, никогда еще не наносился по творению рук человеческих. Камни забили водоотводные трубы, а вздувшаяся река добавляла в котлован но 10- 12 м 3 воды ежесекундно. Уровень озера начал быстро подниматься. Вода грозила перехлестнуть плотину. Трудно вообразить, что могло бы произойти, если бы сель вместе с плотиной рухнул почти с двухкилометровой высоты на Алма-Ату.

Вода в котловане все прибывала и прибывала, но люди не дремали: спешно монтировались 16 мощных насосов для ее откачки и три трубопровода для сброса воды в опустевшее после закупорки плотины русло Малой Алмаатинки. Наконец, заработал один дизель, за ним - другой. Вода устремилась в нитку трубопровода и через плотину, по ступенчатому склону горы - в русло Малой Алмаатинки. К утру вода в котловане стала постепенно убывать.

Впервые в истории Средней Азии крупнейшее стихийное бедствие было не только предсказано, но и встречено по точному плану, а затем нейтрализовано. Благодаря научному прогнозу, четкой организации работ, героизму людей одержана победа в первой такого рода схватке с грозной стихией.

Плотина выполнила свою роль, но ведь сель может повториться. Осенью 1973 г. были начаты работы по укреплению плотины. Она поднялась на 10 м, а в дальнейшем поднимется еще на 30; 3,5 млн. м 3 твердого грунта легли на тело «старой» плотины. В будущем намечается отвод более 100 моренных озер, расположенных на высоте 3000-3500 м над уровнем моря.

Можно ли управлять погодой?

Надежное управление погодой - задача невероятно сложная. Энергия процессов, которые нагревают и охлаждают колоссальные воздушные бассейны или замораживают гигантские массы воды, очень велика. Такой энергии человек пока ничего не может противопоставить. И все-таки человек уже в состоянии активно воздействовать на погоду. Мы можем вызвать дождь или снег, рассеять туман или прервать образование града. Изучаются также пути предотвращения гроз. Американские ученые разработали специальную программу, в которой предусматривается засеивать грозовые облака металлизированными нитями. По их мнению, это может подавить грозовую активность туч. Ученые Советского Союза с этой же целью провели первые эксперименты по применению грубодисперсных порошков, которые направлялись в облака.

Как только приближается крупная облачность, в дело вступают специальные оперативные локаторы. Дальнобойные разведчики неба предсказывают опасность на расстоянии до 300 км. С их помощью определяют не только расстояние до цели, но и насколько облачность коварна, не несет ли с собой града.

По сигналу более чем двухметровая ракета «Облако», как бы не спеша, покидает гнездо установки и направляется навстречу грозе садов. В ее чреве специальный химический реагент - йодистый свинец. Встретив на подступах (за 8 км) на высоте до 6 км мощное облако, ракета проникает в него, а затем опускается на специальном парашюте, распыляя реагент. Проходят минуты, и кристаллические образования, которые могли бы превратиться в град, уже не опасны. Вместо грозного града на территорию, занятую садами, проливается дождь.

В Грузии разработан комбинированный метод борьбы с этим бедствием. Сначала в облако забрасывается поваренная соль, которая не позволяет каплям воды замерзнуть и превратиться в град. Но если этот процесс все же начался, то тучу обстреливают снарядами и ракетами, которые начинены специальными реагентами. Перспективным представляется способ тушения лесных пожаров с помощью искусственно вызванного дождя.

В опытном порядке ведутся работы по прогнозированию и контролю за снежными лавинами. Создана сеть сейсмических приборов, которые регистрируют незначительные колебания, вероятно, возникающие в снежной массе перед началом ее движения по склону. Ведутся измерения плотности снежного покрова, абляции (уменьшение массы ледника или снежного покрова в результате таяния), объема выпадающих осадков, характера процесса отложения снега, температуры воздуха и скорости ветра.

В последние годы наметилась реальная возможность по крайней мере вдвое уменьшать силу урагана. Поскольку огромная энергия, требуемая для «поддержания» урагана, создается частично за счет испарения воды океана, возникла мысль уменьшить это испарение за счет тонкой пленки химических веществ.

Искусственная пленка на поверхности воды играет двойную роль. Во-первых, она уменьшает волнообразование и тем самым сокращает площадь поверхности, с которой испаряется жидкость. Во-вторых, эта пленка толщиной всего в несколько молекул служит физической преградой для испарения воды.

При испытаниях применялись различные химические вещества, которые распылялись отдельными полосами с кораблей и самолетов на участке площадью 2,6 км 2 . Эти полосы, легко различимые с воздуха по уменьшенному блеску, фотографировались с самолета.

Через несколько часов после распыления отдельные полосы сливались и покрывали большую часть испытательного участка. В результате значительно уменьшалась величина воли, а их энергия снижалась на 46% по сравнению с энергией волн на чистой водной поверхности.

Разрабатываются и другие способы воздействия на тропические циклоны. Ученые полагают, что рассчитанные взрывы на пути мощных восходящих потоков воздуха могут если не погасить их, то сильно ослабить.

Выше мы говорили о том, что с развитием науки и техники опасность природных катастрофических явлений резко уменьшится. Значительно более серьезные последствия могут иметь относительно быстрые климатические и биологические изменения на земной поверхности, вызванные деятельностью человека. Физические процессы на Земле находятся в состоянии неустойчивого равновесия. В XVIII - в. началась беспощадная вырубка древесины для промышленности и строительства. Площадь лесов на Земле сократилась с 7200 млн. до 3704 млн. га, а лесопосадки, которые применяются сравнительно недавно, пока покрыли всего 40 млн. га. Сейчас каждый человек в течение жизни «расходует» столько древесины, сколько дает роща из 300 деревьев. Постоянная вырубка леса может привести к необратимым последствиям в природе. Сведение лесов в Чилийских Андах привело к тому, что почти 3/4 сельскохозяйственных земель подвержены эрозии.

Интенсивная индустриализация может в будущем вызвать изменение теплового баланса нашей планеты. В настоящее время тепло, выделяемое промышленными предприятиями, еще невелико по сравнению с теплом, поступающим от Солнца,- 0,01%, но количество энергии, используемое человеком в некоторых городах и промышленно развитых районах, приближается к количеству солнечной энергии, падающей на те же площади. Если в будущем сохранится настоящий темп роста производства энергии (около 10% в год во всем мире), то недалеко время, когда вырабатываемое на Земле тепло может привести к заметным изменениям климата.

Некоторые аспекты изменений климата будут благоприятны для народного хозяйства, но другие могут создать различные трудности. Одним из последствий такого изменения термического режима может быть сначала отступание, а затем полное разрушение ледяного покрова в Северном Ледовитом океане.

Сильно изменяется промышленностью химический состав атмосферы. Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 6 млрд. т углерода. В течение всего прошлого столетия в процессе индустриализации при сжигании топлива было введено в атмосферу более 400 млрд. т углерода. Концентрация углерода в воздухе, которым мы дышим, повысилась вследствие этого на 10%. Если сжечь все известные запасы нефти и угля, она увеличится в 10 раз. Некоторые специалисты считают, что избыток углерода в настоящее время превышает поглощение и может нарушить тепловой баланс Земли из-за явления, называемого парниковым эффектом. Двуокись углерода пропускает солнечные лучи, но удерживает тепло у поверхности Земли. Высказывалось мнение, что увеличение углекислоты в атмосфере может сильно повысить температуру на земной поверхности. Однако американские ученые С. Расул и С. Шнайдер пришли к выводу, что по мере увеличения содержания двуокиси углерода рост температуры замедляется. Следовательно, катастрофического события не предвидится. Даже восьмикратное увеличение содержания углерода, что очень маловероятно в течение ближайших тысячелетий, повысило бы температуру земной поверхности меньше чем на 2° С.

Гораздо важнее эффект возрастающего содержания пыли в атмосфере. За последние 60 лет общее содержание взвешенных частиц в атмосфере могло удвоиться. Пыль понижает поверхностную температуру, так как она эффективнее задерживает солнечное излучение, чем земное. По мере того как количество пыли увеличивается, понижение температуры ускоряется: благодаря аэрозолю Земля становится лучшим отражателем солнечного света. В результате такого лавинообразного отрицательного тепличного эффекта возможны изменения климата в большом масштабе.

Есть предположение, что в течение ближайших 50 лет ожидается рост загрязнения в 6-8 раз. Если эта скорость засорения усилит существующую теперь непрозрачность атмосферной дымки в четыре раза, то земная температура понизится на 3° С. Столь значительное понижение средней температуры земной поверхности, если оно продлится несколько лет, окажется достаточным, чтобы начался ледниковый период.

По признанию Европейского регионального комитета Всемирной организации здравоохранения, загрязнение воздуха уже стало экономическим, социальным и санитарным бичом Европы. В индустриальных районах ФРГ на каждом квадратном километре территории оседает от 8 до 15 т пыли в сутки, а экономический ущерб от пыли в Великобритании исчисляется многими миллионами фунтов стерлингов в год: быстро ржавеет металл, распадается ткань, погибают растения. Национальная академия наук США установила, что примерно четверть всех заболеваний в крупных американских городах вызвана загрязнением атмосферы автотранспортом и промышленностью.

Во многих реках и озерах уменьшилось количество кислорода, вода потеряла прозрачность, погибли обитавшие здесь организмы.

Известные специалисты Харпер и Аллен подсчитали, что за последние 20 веков охотники и колонисты уничтожили 106 видов крупных зверей и 139 видов и подвидов птиц. За первые 1800 лет вымерло 33 вида. Затем истребление фауны пошло нарастающим темпом: за последующее столетие уничтожено еще 33 вида. В XIX в. было перебито 70 видов животных, а за последние 50 лет - еще 40 видов. Еще более неутешительны перспективы на ближайшее будущее: 600 видов животных находятся сейчас на грани полного уничтожения. По-видимому, они не доживут и до конца нашего века.

Вымирание почти тысячи видов в течение двух тысячелетий при длительности эволюционного развития организмов, измеряемой сотнями миллионов лет, представляет собой катастрофу более резкую и быструю, чем вымирание динозавров в конце мезозойской эры.

Еще 30 лет назад многим казалось, что просторы Мирового океана настолько велики, что загрязнить его невозможно. И вот оказывается, что в последнее 10-летие загрязнение морских вод отходами промышленности, в особенности нефтью и ее продуктами, приняло чудовищные размеры.

Нефть, разлитая в море, растекается на поверхности воды, образуя топкую пленку, которая нарушает обмен воды с газами атмосферы и тем самым нарушает жизнь морского планктона, создающего кислород и первичную продукцию органического вещества в океане. Подсчитано, что ежегодно в результате различного рода аварий в океаническую воду сбрасывается 10 млн. т нефти. По данным федерального правительственного агентства США, занимающегося исследованиями атмосферы и океана, 665 тыс. квадратных миль водной поверхности континентального шельфа и Карибского бассейна загрязнены отходами американской промышленности. В заливе Эскамбия, близ Пенсаколы (штат Флорида), за один день погибло 15 млн. экземпляров сельди.

Это уже не первый случай массовой гибели рыбы в результате загрязнения моря промышленными отходами. Полагают, что причина гибели - недостаток кислорода в воде. Сельдь задохнулась, а омары, крабы и рыба, способные долго жить в сильно загрязненной воде, получили «ракообразные» опухоли и другие болезни.

Природу нужно беречь, защищать. На это направлены сейчас усилия во многих странах, и прежде всего в Советском Союзе. Вопросами охраны природы занимаются специально созданные постоянные комиссии Верховного Совета СССР. Наше государство вкладывает огромные средства в строительство очистных сооружений на химических и нефтеперерабатывающих заводах, в создание полезащитных полос, ведет борьбу с эрозией почв, осуществляет охрану недр, водных ресурсов и т.д.

Ученые многих стран объединяют усилия для разностороннего изучения Земли как планеты и отдельных ее составляющих - биогеносферы (географической оболочки), атмосферы, гидросферы и т.д. Большую роль в этом отношении призвана сыграть Международная биологическая программа. Цель ее - оценить биологические ресурсы земного шара, познать глубинные закономерности в развитии живого вещества в пределах всей биогеносферы, «спланировать» использование живой природы для будущих поколений. Работы по планам Международного гидрологического десятилетия обогатят человечество точными данными о количестве, составе и круговороте воды в глобальном масштабе.

Велика сила человека в борьбе со стихийными явлениями природы. Разум и техническая оснащенность позволяют уже сейчас предотвратить или значительно уменьшить многие естественные катастрофы. Но следует подчеркнуть, что наше воздействие на природу становится настолько ощутимым, что незаметные на первый взгляд явления способны вызвать необратимые процессы катастрофического характера.

Человек в состоянии предотвратить катастрофу, но может ее и вызвать. Отсюда ясно, что глубокое и всестороннее изучение природных явлений в их сложной взаимосвязи становится одним из основных научных направлений. Чтобы правильно управлять природой, ее нужно хорошо знать.

Современные технологии и технический уровень позволяют человеку существенным образом изменять геологическую среду. Огромные по масштабам воздействия на природную среду оказываются сопоставимыми с геологическими процессами. Именно объемы производимых работ и те изменения, которые претерпевает геологическая среда в результате хозяйственного освоения, дали основания академику В. И. Вернадскому признать действия человека «огромной геологической силой».

Техногенными, или антропогенными, воздействиями называют различные по своей природе, механизму, длительности и интенсивности влияния, оказываемые деятельностью человека на объекты литосферы в процессе его жизнедеятельности и хозяйственного производства. Антропогенное воздействие на геологическую среду по своей сути является геологическим процессом, так как оно по размерам и масштабам проявления вполне сопоставимо с естественными процессами экзогенной геодинамики. Разница заключается только в скорости течения процесса. Если геологические процессы протекают медленно и растягиваются на сотни тысяч и миллионы лет, то скорость воздействия человека на среду укладывается в годы. Еще одна отличительная черта, характерная для антропогенной деятельности, - стремительное нарастание процессов воздействия.

Точно так же, как и природные экзогенные процессы, антропогенное воздействие на геологическую среду характеризуется комплексностью проявления. В нем выделяют:

1) техногенное разрушение (дезинтеграция) толщ горных пород, слагающих геологическую среду. Это действие в природных условиях осуществляют процессы выветривания, поверхностные и подземные и ветер;

2) перемещение дезинтегрированного материала. Это аналог денудации и транспортировки в процессах экзогенной геодинамики;

3) накопление перемещенного материала (дамбы, плотины, транспортные артерии, населенные пункты и промышленные предприятия). Это аналог аккумуляции осадков, их диа- и катагенеза.

В процессе добычи твердых (разнообразные руды), жидких (подземные воды и ) и газообразных полезных ископаемых производятся различные по характеру и объему горно-геологические работы. В процессе добычи твердых полезных ископаемых проводят как открытые горные выработки - шурфы и карьеры, так и подземные горные выработки - шахты, штольни и штреки. Геологопоисковые и геологоразведочные работы, а также добыча жидких и газообразных полезных ископаемых осуществляются бурением многочисленных поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин, которые внедряются в приповерхностную часть литосферы на разные глубины - от нескольких десятков метров до нескольких километров. При проведении горно-геологических работ толщи горных пород дезинтегрируются и удаляются из земных недр. Такие же действия производятся при сооружении котлованов под жилые здания и промышленные предприятия, во время выемок при сооружении транспортных магистралей, во время сельскохозяйственных работ, в процессе строительства гидро- и тепловых электростанций и других работ. Антропогенная деятельность, называемая инженерно-хозяйственной, немыслима без воздействия на самую верхнюю часть земной коры. В результате разрушается твердое вещество верхнего слоя геологического разреза и нарушается связность его составных частей. При этом дробятся и измельчаются некогда твердые горные породы. При извлечении горных пород и полезных ископаемых на глубине возникают наземные и подземные пустоты.

В. Т. Трофимовым, В. А. Королевым и А. С. Герасимовой (1995) предложена классификация техногенных воздействий на геологическую среду. Позже этими же авторами классификация была дополнена характеристикой прямых экологических последствий воздействия человека на геологическую среду и обратных воздействий на жизнедеятельность человека, природные ландшафты и биогеоценозы.

Создание антропогенных ландшафтов и антропогенного рельефа

Наиболее существенные изменения антропогенные процессы производят в рельефе земной поверхности, причем как равнинном, так и горном. В одних случаях техногенная деятельность вызывает денудацию земной поверхности, что, в свою очередь, приводит к выравниванию рельефа, а в других в результате аккумуляции материала создаются разнообразные аккумулятивные формы рельефа - мелкогрядовый, холмистый, техногенно-расчлененный, террасированный.

По степени распространения и по своему происхождению антропогенные формы рельефа и создаваемые руками человека ландшафты группируются в несколько типов.

Городской (селитебный) ландшафт характеризуется почти полным изменением естественного рельефа, сменой положения и видоизменениями условий деятельности гидросети, преобразованием почвенного покрова, сооружением промышленно-хозяйственных и жилых построек, значительным понижением или повышением уровня грунтовых вод. В одних случаях из-за понижения статического уровня водоносных горизонтов они перестают дренироваться реками, что приводит к значительному их обмелению и в некоторых случаях к полному исчезновению. В пределах городских агломераций в результате аварий на водопроводах и в канализационных системах в подпочвенные горизонты поступают воды, что приводит к повышению уровня грунтовых вод и к подтоплению жилых и промышленных зданий.

Создание городских ландшафтов ведет к необратимым изменениям в составе и климата над городскими агломерациями. В частности, чем крупнее населенный пункт, тем большая разница между дневными и ночными температурами, между температурами в центре и пригороде. Это вызвано тем, что промышленные предприятия выделяют в атмосферу значительное количество теплоты и парниковых газов. Точно так же в результате выбросов в атмосферу газов при работе промышленных предприятий и автотранспорта состав атмосферных газов над городами существенно иной, чем над сельскими территориями.

Горнопромышленный ландшафт отличается созданием наряду с производственными зданиями систем обогащения, очистки и складирования отходов с соответствующей инфраструктурой горно-обогатительных комбинатов (ГОК), карьеров, выемок и шахт, строительством террасированных воронок, иногда заполненных водой, расположением озер в карьерах и выемках, внешне сходных с карстовыми озерами. Техногенные отрицательные формы рельефа чередуются с положительными - отвалами, терриконами, насыпями вдоль железных и грунтовых дорог.

Создание горнопромышленного ландшафта влечет за собой уничтожение древесной растительности. При этом существенно изменяется не только растительный покров, но и состав почв.

Открытая и подземная разработка полезных ископаемых наряду с выемкой грунта и горных пород обычно сопровождается обильным водопритоком за счет подземных вод, дренирующих с разных горизонтов горных выработок. В результате этого создаются огромные депрессионные воронки, снижающие уровень грунтовых вод в районе горнопромышленных объектов. Это приводит, с одной стороны, к заполнению карьеров и выемок водой, а с другой, когда происходит снижение уровня грунтовых вод, - к осушению земной поверхности и ее опустыниванию.

Горнопромышленные ландшафты формируются на протяжении довольно короткого времени и занимают обширные территории. Особенно это характерно для разработки месторождений полезных ископаемых, обладающих пластообразными полого залегающими породами. Такими, в частности, являются пласты каменного и бурого угля, железных руд, фосфоритов, марганца, стратиформных полиметаллических месторождений. Примерами горнопромышленных ландшафтов являются ландшафты Донбасса и Кузбасса, Курской магнитной аномалии (районы городов Белгород, Курск и Губкин) и т. д.

Ирригационно-технический ландшафт характеризуется наличием системы каналов, канав и арыков, а также запруд, прудов и водохранилищ. Все перечисленные системы существенно меняют режим поверхностных и особенно грунтовых вод. Заполнение водохранилищ и подъем уровня воды до высоты верхнего бьефа плотин приводит к подъему уровня грунтовых вод, что, в свою очередь вызывает подтопление и заболачивание примыкающих территорий. В засушливых регионах этот процесс в связи с присутствием в воде значительных примесей солей сопровождается засолением почв и образованием солончаковых пустынь.

Сельскохозяйственный ландшафт на Земле занимает около 15% площади всей суши. Он создан на Земле более 5000 лет тому назад, когда человечество перешло от потребительского отношения к природе в процессе собирательства и охоты к производительному хозяйству - созданию земледельческих и скотоводческих цивилизаций. С тех пор человечество продолжает осваивать все новые территории. В результате интенсивной преобразовательной деятельности на поверхности многие природные ландшафты окончательно преобразовались в антропогенные. Исключение составляют высокогорные и горно-таежные ландшафты, которые в силу своего сурового климата не привлекают человечество. На месте лугов, степей, лесостепей, лесных массивов в равнинных и предгорных территориях возникают освоенные сельскохозяйственные ландшафты. Техногенные сельскохозяйственные ландшафты, в частности земля для отгонного скотоводства, создаются в результате орошения пустынь и полупустынь. На месте осушенных озер и морских побережий и особенно на заболоченных территориях возникают типичные сельскохозяйственные ландшафты. На склонах гор в субтропическом климате, подверженных привносу влаги, создаются террасированные ландшафты, используемые под выращивание цитрусовых, чая и табака.

Создание сельскохозяйственного ландшафта сопровождается не только выравниванием территории и удалением находящихся на поверхности мешающих проведению сельскохозяйственных работ глыб и валунов, но и засыпкой оврагов, сооружением террасовидных уступов на склонах гор, дамб и насыпей, защищающих сельскохозяйственные угодья и хозяйственные постройки от потоков воды во время половодий и паводков.

Характерной разновидностью антропогенного ландшафта являются польдеры - бывшее дно шельфа морей с расположенными на них садами и полями. Польдерные ландшафты широко распространены в Бельгии, Франции, Италии и Нидерландах.

Военный ландшафт возникает в процессе ведения военных операций и крупномасштабных военных учений, а также на территории военных полигонов различного назначения. Он характеризуется широким распространением мелкобугорчатого рельефа, возникающего в результате образования многочисленных воронок, ложбин и насыпей от взрывов, а также мелких отрицательных и положительных форм рельефа. Последние формируются при проведении военно-инженерных мероприятий (строительство насыпей дорог, укрепленных районов и т. д.). Своеобразный ландшафт дополняют военные инженерные сооружения - противотанковые рвы, окопы, подземные убежища и ходы сообщения.

Преобразованные природные ландшафты и созданный антропогенный рельеф в своем большинстве являются необратимыми и долгоживущими формами. Неблагоприятные экологические последствия некоторых антропогенных ландшафтов могут быть сведены до минимума рекультивационными работами, которые подразумевают частичное или полное восстановление былого природного ландшафта и существовавшего почвенно-растительного покрова на местах открытой разработки месторождений полезных ископаемых, мест военных действий и военных учений и т. д.

Активизация процессов экзогенной геодинамики в результате антропогенной деятельности

Активная хозяйственная деятельность человека не только преобразует природные ландшафты, но способствует развитию и более энергичному проявлению процессов экзогенной, а в ряде случаев и эндогенной геодинамики.

Проходка подземных горных выработок (шахт, штолен, штреков, вертикальных стволов) ведет к перехвату подземных вод, нарушению их режима, понижению уровня, а это, в свою очередь, сопровождается или осушением, или обводнением, или заболачиванием поверхностных территорий. Кроме того, подземные горные выработки стимулируют гравитационные процессы как на поверхности, так и в глубине. Происходят провалы, проседания, обвалы, оползни и смещения блоков горных пород.

Широкое использование методов подземного выщелачивания при добыче полезных ископаемых, закачка в специальные буровые скважины по контурам нефтяных месторождений морских и пресных вод, закачка в буровые скважины термальных вод в процессе добычи серы и тяжелой нефти, захоронение отходов химического производства приводят к резкой активизации процессов растворения горных пород. Возникают и начинают действовать рукотворные карстовые процессы. Вследствие возникновения подземных пустот и галерей на дневной поверхности появляются провальные гравитационные формы рельефа - воронки, просадки, полья.

В процессе сельскохозяйственного освоения и бесконтрольного использования земель резко усиливаются поверхностная и боковая эрозии. Возникает овражно-балочная сеть. Особенно это характерно при массовой распашке земель и нерегулированном выпасе скота. Эти же действия способствуют бороздовой и плоскостной дефляции, в результате чего уничтожается плодородный почвенный покров и дерновый слой.

Большие изменения появляются вследствие нарушения теплового режима в криолитозоне при промышленном и городском строительстве, при прокладке транспортных магистралей, сооружении нефте- и газопроводов, при разработке месторождений полезных ископаемых. В многолетнемерзлых грунтах, выведенных на поверхность и подвергающихся тепловому воздействию, активизируются криогенные процессы. Увеличивается скорость вытаивания подземных вод; происходит разжижение грунтов; образуются термокарст, наледи и бугры пучения. На склонах усиливается солифлюкционное перемещение грунтов. Одновременно происходит деградация тундровых почв и ликвидируются или видоизменяются тундровые ландшафты.

Мелиорация болот, так же как и ирригация, нарушает гидрогеологический режим подземных вод. Эти процессы сопровождаются или дополнительным заболачиванием, или опустыниванием.

Вырубка лесов на склонах гор не только оголяет их, но и способствует возникновению подводных осыпей и камнепадов, резко усиливает селеопасность территории и создает угрозу схода лавин.

Возникновение большого объема подземных пустот в процессе добычи полезных ископаемых, выкачка нефти и газа, меняющая внутрипластовое давление, а также создание больших по площади и глубине водохранилищ приводят к усилению напряжения в толщах горных пород. Внутренние смещения и обрушения пустот вызывают наведенные землетрясения, которые по своей силе приближаются к природным сейсмогенным явлениям.

Последствия антропогенных изменений состояния геологической среды

Естественное напряженное состояние (ЕНС) представляет собой совокупность напряженных состояний геологических тел (массивов изверженных и метаморфогенных горных пород, отдельных блоков, тел полезных ископаемых и т. д.) вследствие воздействия естественных факторов. Основной и постоянно действующей причиной ЕНС является гравитация. С ней сочетаются вертикальные и горизонтальные тектонические движения земной коры, денудация и аккумуляция толщ горных пород.

В конкретных геологических телах (слой, пачка, толща, интрузив, тело полезных ископаемых и т. д.) или в массивах горных пород напряженное состояние характеризуется определенным полем напряжения. Его качественное выражение зависит от физического состояния слагающих эти тела горных пород, т. е. от формы, размера, деформированности, прочности, вязкости, обводненности и т. д.

Напряжения, вызванные тектоническими, сейсмическими, вулканическими, физическими или иными причинами, реализуются в геологической среде в виде дислокаций. К ним относятся трещины и трещиноватость, кливаж, линеаменты, глубинные разломы, кольцевые структуры.

Трещинами называют нарушения сплошности горных пород и их слоев, по которым отсутствуют перемещения. Множество трещин в горной породе определяет ее физическое состояние. По морфологии трещины подразделяют на открытые (зияющие), закрытые и скрытые; по размерам - на микроскопические, малые, большие, а по генезису - на тектонические и нетектонические. Среди первых различают трещины отрыва и скалывания. Нетектонические трещины возникают при диа- и катагенезе осадочных горных пород, остывании магматических горных пород, при метаморфизме, в результате разгрузки напряженности горных пород за счет денудации, при напоре на породы надвигающихся ледников.

Независимо от причин трещинообразование происходит в поле ротационных напряжений. Это, в свою очередь, определяет закономерную ориентировку планетарной трещиноватости. Она может быть ортогональной или диагональной.

Трещины и зоны трещиноватости являются областями, по которым осуществляются миграция и разгрузка атмосферных и подземных вод. Это влияет на интенсивность протекания экологически неблагоприятных экзогенных процессов - мерзлотного выветривания и криогенных процессов, оврагообразования, карстообразования, гравитационных склоновых процессов.

Кливаж (от франц. clivage - раскол) - система параллельных трещин в горных породах, не совпадающих с первичной текстурой пород (в осадочных породах кливаж не совпадает со слоистостью), по которым породы легко раскалываются. Первичный кливаж возникает под влиянием главным образом внутренних причин, зависящих от вещества самой породы, от внутреннего сокращения ее объема в процессах литификации и метаморфизма. В осадочных породах первичный кливаж выражается обычно в образовании перпендикулярных друг другу и к наклону слоистости параллельных трещин. Вторичный кливаж является результатом деформации горных пород под влиянием внешних, в основном тектонических воздействий. Последний разделяется на кливаж течения и кливаж разлома.

Линеаменты и кольцевые структуры хорошо выражены и читаются на космоснимках различных уровней генерализации. Линеаменты - это линейные аномалии, обладающие значительным превышением длины над шириной и выраженные на отдельных отрезках спрямленными элементами геологической структуры. Они проявляются как в форме отдельных трещин, разрывных нарушений, даек магматических пород и их систем, так и в форме эрозионно-денудационного или аккумулятивного рельефа. Последнее выражается в виде распределения по определенной системе эрозионно-овражной сети, уступов речных террас, сети рек, водораздельных гребней и т.д.

Линеаментные зоны, или области концентрации линеаментов, пересекают как платформенные структуры, так и складчатые пояса. Ширина их составляет от сотен метров до первых десятков километров, а протяженность - многие сотни и тысячи километров. Это специфический класс структур, отражающий своеобразный план распределения трещиноватости.

Кольцевые структуры - это геологические объекты изометрической и овальной формы, выявляющиеся на космических снимках. Наиболее крупные структуры достигают в поперечнике 1000 км и более. В крупные кольцевые структуры довольно часто вписаны более мелкие кольца, овалы, полукольца и полуовалы. Диаметр самых мелких структур составляет около 50 км.

На земной поверхности кольцевые структуры выражаются расположенными в форме дугообразных и кольцевых систем трещин, разрывов, магматических тел, форм рельефа эрозионного и тектонического происхождения.

По генезису выделяют магматогенные, тектоногенные, метаморфогенные, космогенные и экзогенные структуры. Широко распространены кольцевые структуры сложного полигенного происхождения. Они отличаются своеобразным расположением рельефа на земной поверхности. Экологическая роль линеаментов и кольцевых структур полностью не выяснена. По-видимому, они имеют такое же геоэкологическое значение, как и остальные структурные элементы, сформированные в областях естественного напряженного состояния геологической среды. С ними связаны изменения в распределении поверхностных и подземных вод, скорость и интенсивность протекания экзогенных и некоторых эндогенных процессов, а также некоторые геопатогенные зоны.

Глубинные разломы представляют собой зоны подвижного сочленения крупных блоков земной коры, обладающие значительной протяженностью (многие сотни и тысячи километров) и шириной (несколько десятков километров). Глубинные разломы рассекают не только всю литосферу, но нередко распространяются ниже границы Мохоровичича и характеризуются длительностью существования. Как правило, они состоят из сближенных крупноамплитудных разрывных нарушений различной морфологии и опирающих их разломов. Вдоль разломов проявляются вулканические и сейсмические процессы, осуществляются перемещения блоков земной коры.

Исходя из геологической роли глубинных разломов определяется их экологическая значимость. К глубинным разломам приурочено большинство очагов мелкофокусных и глубокофокусных очагов тектонических землетрясений. Вдоль глубинных разломов и особенно в местах их взаимного пересечения отмечаются наиболее интенсивные вариации внешнего и аномального геомагнитных полей, возбуждаемых солнечной активностью, космическим излучением, внутриземными физико-химическими и тектоническими процессами, перемещением подземных вод различной глубины залегания. Вариации геомагнитного поля воздействуют на физическое поле человека, меняют параметры его биомагнитного и электрического полей, тем самым оказывая воздействие на психическое состояние человека, действуют на различные органы, нередко вызывая их функциональные расстройства.

К глубинным разломам приурочены места выхода из недр расплавленных горных пород. Они являются каналами дегазации Земли, путями подъема из земных недр трансмантийных флюидов, состоящих из , гелия, азота, диоксида и оксида углерода, паров воды и других химических элементов и соединений.

Вдоль глубинных разломов происходят вертикальные и горизонтальные перемещения блоков земной коры. Такие перемещения вызваны глубинными причинами, размеры их составляют 8-15 мм в год. В том случае, когда в зоне глубинных разломов располагаются сложные и экологически опасные тектонические объекты, смещения могут привести к нарушению целостности гражданских, промышленных и военных объектов со всеми вытекающими последствиями.

Инженерно-геологическая деятельность приводит к нарушениям сложившегося естественного напряженного состояния геологической среды. Деформации массивов и блоков горных пород на глубине и на поверхности активизируют перемещения блоков по дислокациям, вызывают опускания земной поверхности, порождают наведенную сейсмичность (антропогенные землетрясения), рождают горные удары и внезапные выбросы, разрушают инженерные сооружения.

Опускания земной поверхности

На многих территориях промышленных и городских агломераций на фоне природных тектонических перемещений земной поверхности наблюдаются процессы внезапного опускания поверхности, вызванные техногенной деятельностью. По частоте проявления, скоростям и негативным последствиям техногенные опускания превосходят естественные тектонические движения. Грандиозность последних вызвана длительностью проявления геологических процессов.

Одной из причин опускания урбанизированных территорий является дополнительная статическая и динамическая нагрузка от зданий, сооружений и транспортных систем города, от возникающих под ними пустот после разрывов канализационных и водопроводных систем. Еще больший эффект оказывают пустоты, оставленные после извлечения из недр подземных вод и других видов полезных ископаемых. Например, территория г. Токио только за период 1970-1975 гг. опустилась на 4,5 м. На территории г. Мехико интенсивная откачка подземных вод привела в 1948- 1952 гг. к опусканию поверхности со скоростью до 30 см/год. К концу 70-х годов XX в. значительная часть территории города опустилась на 4 м, а его северо-восточная часть - даже на 9 м.

Добыча нефти и газа обусловила оседание территории небольшого городка Лонг-Бич вблизи г. Лос-Анджелеса (США). Величина опускания к началу 50-х годов XX в. достигла почти 9 м. От проседания серьезно пострадали промышленные и жилые здания, морской порт и транспортные магистрали.

В России проблема проседания связана в первую очередь с обширными территориями. Особенно актуальна она для Западной Сибири, где добывают жидкие и газообразные углеводороды, Западного Приуралья, Поволжья и Прикаспия, а также для Кольского полуострова, на территории которого расположены многочисленные горнодобывающие предприятия. Опускания этих территорий даже на несколько десятков сантиметров довольно опасны. Так, в Западной Сибири они усиливают заболачивание, в При-уралье и Поволжье интенсифицируют карстовые процессы.

Наведенная сейсмичность. Суть наведенной сейсмичности состоит в том, что вследствие антропогенного вмешательства в геологическую среду в ней происходит перераспределение существовавших или образование дополнительных напряжений. Это влияет на течение природных процессов, ускоряя их образование, и порой играет роль своеобразного «спускового механизма». Тем самым увеличивается частота природных землетрясений, а антропогенные действия способствуют разрядке уже накопленных напряжений, оказывая триггерное действие на подготовленное природой сейсмическое явление. Иногда действие антропогенного фактора само является фактором накопления напряженности в сейсмических полях.

Возможность проявления наведенной сейсмичности резко возрастает, если антропогенному воздействию подвергается зона глубинного разлома, вдоль которой генерируются очаги возбужденных землетрясений. Изменение естественного напряженного состояния геологической среды приводит к регенерации отдельных разрывов, входящих в зону глубинного разлома, и вызывает сейсмическое событие.

Наиболее мощными объектами, в которых реализуется наведенная сейсмичность, являются мегаполисы и крупные промышленные центры, водохранилища, шахты и карьеры, районы закачки газовых флюидов в глубокие горизонты геологической среды, проводимые подземные ядерные и неядерные взрывы большой мощности.

Механизм воздействия каждого фактора имеет свою специфику. Особенности проявления наведенной сейсмичности в районе крупных водохранилищ рассматривались выше.

Промышленные центры, так же как и горные выработки, меняют естественное напряженное состояние среды. Их перераспределение создает в одних местах дополнительную нагрузку (мегаполисы, крупные промышленные центры), а в других - разгрузку (горные выработки) земных недр. Тем самым те и другие после накопления напряженности вызывают разрядку в виде землетрясения. Наведенная сейсмичность может возникать также в результате изменения гидростатического давления в геологической среде после откачки нефти, газа или подземных вод и при закачке различных жидких веществ в буровые скважины. Закачка проводится с целью захоронения загрязненных вод, создания подземных хранилищ в результате растворения каменной соли на глубине, обводнения залежей углеводородов для поддержания внут-рипластового давления. Примеры возникновения наведенных землетрясений многочисленны. В 1962 г. в штате Колорадо (США) произошли землетрясения, вызванные закачкой отработанных радиоактивных вод в скважину на глубину около 3670 м, пробуренную в докембрийских гнейсах. Очаги находились на глубине 4,5-5,5 км, а эпицентры - вблизи скважины вдоль проходившего недалеко разрывного нарушения.

На Ромашкинском месторождении нефти в Татарии в результате многолетнего законтуренного обводнения было отмечено повышение сейсмической активности и появление наведенных землетрясений силой до б баллов. Аналогичной силы наведенные землетрясения происходили в Нижнем и Среднем Поволжье в результате изменения внутрипластового давления, а возможно и в результате проведения подземных испытательных взрывов для регулирования внутрипластового давления.

Крупные землетрясения магнитудой более 7 произошли в 1976 и 1984 гг. в Газли (Узбекистан). По мнению специалистов, они были спровоцированы закачкой 600 м 3 воды в Газлийскую нефтегазоносную структуру с целью поддержания внутрипластового давления. В конце 80-х годов XX в. вблизи ряда горнодобывающих предприятий на Кольском полуострове, в частности в Апатитах, произошла серия землетрясений силой около 6 баллов. По свидетельству специалистов, землетрясения были спровоцированы сильными взрывами при проходке подземных выработок и обрушением оставшихся в них пустот. Подобные наведенные землетрясения довольно часто происходят на территориях угледобывающих предприятий в Донбассе, Кузбассе, Воркуте в результате просадок поверхностных частей над шахтами.

Подземные ядерные взрывы сами по себе вызывают сейсмические эффекты, а в сочетании с разрядкой накопленных природных напряжений способны спровоцировать весьма опасные наведенные афтершоки. Так, взрывы подземных ядерных зарядов на полигоне в штате Невада (США) с тротиловым эквивалентом, равным нескольким мегатоннам, инициировали сотни и тысячи толчков. Они длились несколько месяцев. Магнитуда основного толчка из всех толчков была на 0,6, а других последующих толчков на 2,5-2 меньше магнитуды самого ядерного взрыва. Подобные афтершоки наблюдались после подземных ядерных взрывов на Новой Земле и в Семипалатинске. Сейсмические толчки были зарегистрированы многими мировыми сейсмостанциями.

Несмотря на то что афтершоков обычно не превышает энергию самого взрыва, случаются и исключения. После подземного взрыва в апреле 1989 г. на Кировском руднике в ПО «Апатит» на горизонте +252 м произошло землетрясение силой 6-7 баллов в эпицентре и магнитудой, равной 4,68-5,0. Сейсмическая энергия составила 1012 Дж при энергии самого взрыва 10 6 -10 10 Дж.

Горные удары и внезапные выбросы возникают в результате нарушения естественного напряженного состояния геологической среды при проходке подземных горных выработок, созданных при разработке полезных ископаемых. Горный удар - внезапное быстротекущее разрушение предельно напряженной части массива полезных ископаемых или массы горных пород, прилегающей к горной выработке. Он сопровождается выбросом пород в горную выработку, сильным звуковым эффектом, возникновением воздушной волны. Подобные явления довольно часто происходят в шахтах во время добычи полезных ископаемых. Они случаются при проходке туннелей при строительстве подземных линий метро и т. д.

Горные удары обычно происходят на глубинах свыше 200 м. Вызываются они наличием в массиве горных пород тектонических напряжений, превышающих по величине гравитационные в несколько раз. По силе проявления выделяют стреляния, толчки, микроудары и собственно горные удары. Наибольшую опасность представляют горные удары, возникающие при проходке шахт через хрупкие горные породы- сланцы и добыче каменного угля.

Степень удароопасности оценивают на основе регистрации явлений и процессов, сопровождающих бурение скважин (выход и размерность бурового шлама, захват бурового снаряда в скважине, раскалывание керна на диски сразу же после его поднятия на поверхность), а также по различным геофизическим параметрам (скорости прохождения упругих волн, электрическому сопротивлению).

Ограничить силу горного удара можно применением специальных проходческих комбайнов, созданием специальных щитов, податливой крепи, исключением особо опасных горных выработок из использования.

Внезапный выброс представляет собой самопроизвольный выброс газа или полезного ископаемого (угля или каменной соли), а также вмещающей горной породы в подземную выработку. Выброс длится всего несколько секунд. С увеличением глубины горной выработки частота и сила выбросов увеличиваются. Горная выработка заполняется природным газом (метаном, углекислым газом, азотом) и массой раздробленных пород. Самый мощный в мире внезапный выброс составил 14 тыс. т угля и 600 тыс. м 3 метана. Это произошло в 1968 г. в Донбассе на глубине 750 м. Горные удары и внезапные выбросы приводят к разрушению подземных выработок и гибели людей, работающих под землей.

Геологические и геолого-сейсмические данные свидетельствуют о трехчленном внутреннем строении Земли. По своему строению и функциональным направлениям резко различаются континентальный и океанский типы земной коры. Геологическая среда - это пространство, в котором протекают геологические процессы. Экологическая роль литосферы состоит из ресурсной, геодинамической и геофизико-геохимической функций. К ресурсной функции относятся комплекс полезных ископаемых, добываемых из недр и используемых человечеством для получения энергии и вещества. Геодинамическая роль проявляется в форме геологических процессов, влияющих на жизнедеятельность организмов, в том числе и человека. Некоторые из них носят катастрофический характер. Геофизико-геохимическая роль определяется влиянием геофизических полей разной интенсивности и природы и геохимических аномалий на жизнедеятельность организмов. Эндогенные процессы вызывают сильные изменения физико-географических условий и нередко становятся негативными. Геофизические и геохимические аномалии по происхождению разделяют на природные и антропогенные. Все они отрицательно влияют на здоровье человека. Антропогенная деятельность создает специфические ландшафты и формы рельефа. В процессе антропогенной деятельности активизируются процессы экзогенной геодинамики.

Сейчас человек в биосфере является новой силой, новым фактором Например, за счет работы тысяч радиостанций, телепередатчиков, релейных т.д. Земля излучает энергии в радиодиапазоне (на метровых волнах х) больше, чем Солнце На сегодня в результате деятельности человека в биосфере попало уже около 50 000 разновидностей химических веществ, совершенно не свойственных природе. По В. И. Вернадскому, влияние человека на биосферу можно свести к следующим главным формам:

Изменение структуры земной поверхности происходит вследствие распашка степей, вырубка лесов, создание искусственных водоемов и т.д.;

Изменения состава биосферы, круговоротов и баланса веществ, составляющих ее, является следствием извлечения из недр полезных ископаемых, выбросы различных вредных веществ в атмосферу и водные объекты и т.п. Например, добыча человеком энергоресурсов приводит к нарушению почв, растительного покрова, загрязнения водных объектов и атмосферы;

Вследствие бурной деятельности человека происходят изменения энергетического баланса отдельных регионов земного шара, которые опасны для всей планеты;

Значительные изменения биоты происходят в результате уничтожения некоторых видов, создание новых пород животных и сортов растений, перемещение их на новые места проживания.

Таблица. Возможные последствия антропогенно-техногенного воздействия человека на биосферу.

Антропогенные факторы

Биосфера

Человек

Изменение свойств основных элементов биосферы

Геофизические и геохимические последствия и эффекты

Экологические последствия нарушения экосистем

Влияние на здоровье людей

Социальные последствия

Выбросы в биосферу химически и физически активных веществ

Изменение состава и свойств атмосферы

Изменения циркуляции в атмосфере и в океане

Изменения наземных и водных экосистем, нарушение их устойчивости

Ухудшение работоспособности

Изменения производства продуктов питания

Выбросы в биосферу инертного материала

Изменение состава и свойств вод суши

Изменение погоды и климата

Смена экосистем океана

Эстетический ущерб, ухудшение настроения

Изменение структуры энергопотребления

Прямое нагрева биосферы

Изменение состава и свойств вод Мирового океана

Перераспределение и изменение водных и климатических ресурсов

Генетические эффекты

Болезни, стресс

Изменение экономики

Физический воздействие (урбанизация, вспашка, эрозия, пожара)

Изменение состояния биоты

Нарушение озонового слоя, ионосферы

Исчезновение существующих видов и появление новых

Генетические эффекты

Возможность нарушения развития общества

Биологический влияние (развитие агроценозов, интродукция видов и т.д.)

Изменение литосферы (механические нарушения, накопления отходов)

Изменение прозрачности атмосферы, ухудшение прохождения солнечного излучения

Падение биопродуктивности, уменьшение численности популяций, деградация лесов и т.д.

Уменьшение продолжительности жизни

Изъятие и уничтожение ресурсов (восстановительных и невозобновимых)

Изменения криосферы

Эрозия и изменение альбедо земной поверхности

Деградация почв, опустынивание

Уменьшение темпов роста населения

Антропогенные потоки вещества (транспортные)

Изменение свойств поверхности суши и почв

Нарушение естественных геохимических циклов, круговоротов различных элементов

Изменение способности биосферы к производству ресурсов, истощение невозобновимых ресурсов

Уменьшение численности населения в разных масштабах

Наиболее характерными чертами современных антропогенных преобразований в масштабах биосферы являются: обезлесения, распашка, различные виды эрозии почв, опустынивание обширных территорий; обеднение видового разнообразия растений и животных; эвтрофикация водных экосистем вследствие поверхностного смыва с загрязненных территорий; техногенная загрязнения поверхностных и подземных вод и др. В историческом аспекте антропогенные преобразования биосферы хронологически можно разделить на следующие этапы:

Первый этап - инициальный - этап первоначального воздействия на численность особей отдельных видов растений и животных, человек использовал для удовлетворения своих жизненных потребностей, он длился десятки тысяч рок ков, а начался свыше 40-50 тыс. лет до н.э - в верхнем неолите.

Второй этап - материковый - этап постепенного усиления влияния производственной деятельности на структуру популяций эксплуатируемых видов растений и животных, а также на биогеоценотический покров суши вследствие раз свитка охоты, рыболовства, скотоводства, земледелия и различных ремесел, его продолжительность - несколько тысячелетий - от бронзового века (4-2 тысячелетия до н.э) до промышленной революции в конце XVIII в.

Третий этап - океанический - этап бурной и существенной трансформации "пленки жизни" в связи с развитием машинной индустрии, путей сообщения, транспорта, горнодобывающей промышленности, урбанизации, сельского хозяйства и др., его продолжительность не превышала 150-170 лет и занимала промежуток между промышленным переворотом и научно-технической революцией 50-х годов XX в.

Четвертый этап - глобальный - этап, который начался после научно-технической революции, приведшей к производству машин и механизмов нового поколения Это позволило изготовить огромные запасы термоядерного оружия, освоить космос и глубокие слои литосферы, обуздать различные человеческие болезни, а также повлекло существенное загрязнение природной среды синтетическими ядовитыми веществами, тяжелым и металлами, радионуклидами, канцерогенами и т.п. С другой стороны, это также этап развертывания международного сотрудничества по охране окружающей среды, генофонда и биологического разнообразия Земли, управления глобальным и демографическими, социально-экономическими, экологическими и другими процессами. Именно на этом этапе биосфера, по выражению В. И. Вернадского, перешла в ноосферную стадию своего развития.

Пятый этап - космический (основан в конце XX века) - этап структурно-функциональных изменений в биосфере Человечество не только продолжает интенсивную эксплуатацию биотических ресурсов и полезных функций экосистем, оно начинает непосредственно влиять на функциональные показатели биосферы вследствие загрязнения космоса, разрушение озонового экрана, создания парникового эффекта и превращает "пленку жизни" в объект непосредственного производственного использования без учета ее определяющей организационной роли в биосфере. Важнейшей проблемой глобального плана становится обеспечение устойчивого развития и эффективно го управления экологическими, экономическими и другими процессами Это этап выхода производственной деятельности человека за рамки биосферы.

Сейчас человек обладает разнообразными средствами воздействия на структурно-функциональную организацию биосферы и подчиненных ей экосистем в пределах их гомеостаза. Это проявляется, например, в вырубке лесов, отстреле охотничьих животных, заготовки лекарственного сырья и т.п. Человек способен модифицировать или даже перестраивать регуляторные механизмы этих экосистем, например, скрещивать полезные виды и формировать искусственные популяции, изменять доминантные виды в экосистемах и др. Кроме этого, человек научился создавать искусственные живые системы - рисовые поля в степной зоне, космические лаборатории для существования живых существ в космическом пространстве. Но функционировать эти системы могут лишь при условии искусственного поддержания со стороны человека соответствующих условий для существования биоты.