Основные нарушения в биосфере, вызванные деятельностью человека. Масштабы нарушений. Последствия антропогенного воздействия на геологическую среду Основными экологическими проблемами Анд являются

Вспомните

• Чем опасны для человека землетрясения и извержения вулканов? Почему эти опасные явления бывают чаще всего в горах? Какие полезные ископаемые вы знаете? Приведите примеры твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых.

Как земная кора воздействует на человека. Земная кора - это каменная основа, которая необходима для существования человека. Люди расселяются и хозяйствуют, приспосабливаясь к рельефу. На равнинах проще строить здания и дороги, вести сельское хозяйство, поэтому 8/10 всего населения планеты обитает на равнинах. Только 1% человечества живет в горах выше 2000 м над уровнем моря.

В горах часто наблюдаются грозные и разрушительные природные явления, осложняющие жизнь человека. Это не только землетрясения и извержения вулканов, о которых вы уже знаете, но и обвалы, оползни (рис. 75, 76).

Рис. 75. Обвал

Обвал - это отрыв от обрывистых склонов и обрушение вниз огромных масс горных пород.

Причины обвалов и оползней могут быть как природными (землетрясения, размыв склонов), так и антропогенными (постройка тяжелых зданий, прокладка дорог, уничтожение растительности на склонах). Обвалы и оползни происходят внезапно и часто приводят к большим разрушениям и гибели людей.

Горные обвалы нередко запруживают реки, которые разливаются и образуют озера. Так в горах Памира образовалось Сарез-ское озеро, а на Кавказе - озеро Рица.

Из-за сложного рельефа, сурового климата и опасных природных явлений города и промышленные предприятия в горах располагаются на высотах до 1500 м над уровнем моря. Выше люди занимаются только сельским хозяйством и добычей полезных ископаемых. Живописные участки высоких гор используются для альпинизма и горнолыжного спорта.

Рис. 76. Оползень

Оползень - это сползание горных пород вниз по склонам.

Как человек вмешивается в жизнь земной коры . Человеческая деятельность все активнее влияет на земную кору. Самое большое воздействие оказывает добыча полезных ископаемых. Как и любые горные породы, полезные ископаемые бывают осадочными, магматическими и метаморфическими. Скопления полезных ископаемых в земной коре образуют месторождения. Месторождения осадочных полезных ископаемых (уголь, нефть, газ, соли) приурочены к равнинам. Магматические полезные ископаемые, например руды цветных металлов, образуются чаще всего в горах.

Рис. 77. Добыча нефти и газа

Полезные ископаемые извлекают из недр разными способами. Нефть и газ добывают через скважины (рис. 77), твердые полезные ископаемые - в шахтах (рис. 78). Для добычи многих полезных ископаемых устраивают открытые карьеры. Но добыча в них возможна только там, где полезные ископаемые залегают не очень глубоко от поверхности.

Открытые карьеры, шахты и подземные сооружения создают большие пустоты. Они нарушают равновесие земной коры и вызывают опускания и обрушения земной поверхности. Опускания земной коры происходят и под разрастающимися городами, особенно крупными. Постройки в городах вдавливают поверхность земли. Скорость искусственных опусканий соизмерима со скоростью природных вертикальных движений земной коры и даже превышает ее. Так, отдельные участки Токио (Япония) опускаются на 20 см в год, а Мехико (Мексика) - даже на 30 см.

Рис. 78. Добыча полезных ископаемых в шахте

Шахта очень дорогое сооружение. Работать людям под землей трудно.

Крупные плотины и водохранилища, создаваемые при строительстве гидроэлектростанций, также оказывают на поверхность огромное давление. Из-за этих нагрузок увеличивается подвижность земных слоев и возникают искусственные землетрясения. Они отмечены во многих странах - Италии, Франции, России.

При добыче полезных ископаемых и строительных работах из недр Земли извлекается огромная масса горных пород - по 20 т на каждого жителя планеты в год. После переработки полезных ископаемых ненужную породу ссыпают на поверхность. Так образуются искусственные горы - отвалы и терриконы (рис. 79). Они уродуют поверхность и загрязняют окружающую местность.

Рис. 79. Образование отвалов и терриконов

Ветер поднимает над отвалами и терриконами пыль. В состав этой пыли иногда входят ядовитые вещества. Люди, живущие поблизости, часто страдают хроническими заболеваниями.

Чтобы уменьшить ущерб, наносимый природе, извлекаемые из глубин породы должны находить применение. Перерабатывать отходы намного выгоднее, чем складывать их в отвалы. Породы из отвалов служат строительным материалом, ими засыпают овраги и карьеры.

По своим масштабам воздействие человека на земную кору уже сопоставимо с природными процессами. Для предотвращения неблагоприятных последствий хозяйственной деятельности земную кору нужно охранять так же, как и другие природные объекты.

Вопросы и задания

1. Приведите примеры разрушительных, неблагоприятных для человека природных явлений в земной коре.
2. Какими способами добывают из земной коры полезные ископаемые? Наносит ли это вред окружающей среде?
3. Можно ли человеческую деятельность считать геологической силой?
4. Какие виды хозяйственных работ, воздействующих на земную кору, производятся в вашей местности?

Итоговые вопросы и задания

План характеристики

1. Название формы рельефа.
2. Географическое положение:
   1. в какой части страны находится;
   2. с какими другими крупнейшими формами граничит;
   3. как расположена относительно морей и крупных рек;
   4. между какими меридианами и параллелями находится;
   5. в каком направлении протягивается и на какое расстояние (на сколько километров).
3. Главные свойства:
   1. какую имеет абсолютную высоту и к какой группе по высоте относится;
   2. в каком направлении понижается (повышается);
   3. самая высокая (низкая) точка поверхности, ее название и географические координаты.
4. Особенности хозяйственного использования: наличие поселений, дорог, полезных ископаемых.
5. Нарушения поверхности, вызванные деятельностью человека.
1. Нарисуйте схематический разрез рельефа дна любого океана по вашему выбору. На разрезе изобразите основные формы рельефа и подпишите названия тех из них, которые обозначены на карте полушарий.
2. Расскажите о явлениях, возникающих в земной коре и на ее поверхности под воздействием человеческой деятельности.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Геолого-географический факультет

Кафедра геологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Общая геология»

И ее последствия

Оренбург 2007

Введение

Основы научного мировоззрения

Геологическая деятельность человека

Наука о геологической деятельности человека

Что такое техногенез

Изменение в строении земной коры

Влияние горно-технической деятельности

Совместное влияние инженерно-строительной и горно-технической деятельности

Управление техногенезом

Сила человека

Система человек-техника

Наука - руководство к действию

Ограниченный техногенез

Принципы управления

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Формирование самосознания человека

Нижний (ранний) палеолит оставил очень немного следов геологической деятельности человека: главным образом отдельные обработанные камни. Эти орудия служат источником информации – не всегда нами понимаемой – о трудовой деятельности, мышлении и образе жизни древнейших людей.

К концу нижнего палеолита изготовлялись каменные рубила, которые можно было использовать как топор, пилку, скребок.

Судя по остаткам костей животных - продуктов охоты - существовала нередко очень узкая специализация племен, охотившихся почти исключительно на мамонтов, или северных оленей, или диких ослов, или бизонов. Причина специализации - особенности техники, приспособленной для определенной добычи.

Человек представлял себе заранее область деятельности, где найдет применение изготовляемое орудие, понимал пользу каменного орудия, его долговечность. Но мысль человека не уходила далее ближайших целей, связанных главным образом с добычей пищи

Неандерталец воздействовал (порой существенно) на видовой состав и численность животных. Он еще не производил сколько-нибудь заметных геологических преобразований, однако оценил смысл и пользу орудий труда и трудовых навыков.

Появление 30-40 тысячелетий назад кроманьонского человека, анатомически подобного нам, связано с новым этапом развития цивилизации. Человеку пришла пора коснуться мыслью звезд и ощутить под ногами своими подземные глубины.

За видимыми явлениями мира человек стал воображать неявные образы, сущности, взаимосвязи.

Первобытный человек, ощущая свою зависимость от внешнего мира, понимал и свою способность активно вторгаться в этот мир, проявляя волю, умение, знания, духовную и физическую силу.

К эпохе позднего палеолита относится первое из известных нам отрицательных воздействий человека на природу, вызванных особенностями его психики, его, как сейчас принято говорить, хищнического отношения к природным богатствам. При раскопках стоянки Амвросиевка, расположенной в степной зоне, найдены остатки зубов, убитых на охоте, в таком количестве, которое явно превосходило потребности племени: 983 зубра при численности обитателей стоянки порядка 100 человек.

Кроманьонский человек уподоблял объекты природы человеку (космос-мегачеловек), признавая за многими природными явлениями одухотворенное, волевое, разумное начало.

В неолите человек впервые выступил как аддитивная геологическая сила. Это выразилось прежде всего в разнообразии и увеличении масштабов воздействия на окружающую среду. Скотоводство, земледелие, строительство крупных поселений - все это, хотя и локально, однако существенно влияло на ландшафты, формируя особые экосистемы, прямо или косвенно связанные с деятельностью человека. Неолитический человек обрабатывал и перемещал крупные камни, строил большие дома, сооружал свайные поселения и первые ирригационные системы, добывал с помощью наклонных шахт кремень в меловых пластах и т.д.

Человек создавал новые породы животных, новые сорта растений, новые строения, не встречаемые в природе. Он создавал новый техногенный мир в древнем мире. Человек ощущал неизбежные конфликты между своей деятельностью природой.

В период развитого первобытного общества магия считалась лучшим способом управления природными стихиями.

Неолитический человек, своей реальной деятельностью достигший огромных успехов в перестройке некоторых элементов окружающей среды, стал предполагать свою абсолютную власть над земными стихиями. В то время, как продолжался неуклонный технический прогресс, представления о власти над природой все чаще вступали в противоречие с фактами и вели к глубокому духовному кризису.

Донаучные представления о деятельности человека

Появление первых «классических» религий относится к III-I тысячелетиям до н.э.(Шумер, Вавилон, Древняя Индия, Иудея, Греция).Они систематизированы, признают высшую волю, господствующую над природой; а человеку со всеми его знаниями и техникой определяют достаточно скромное место в мире.

Характерно указание на тех, кто возвеличивает деятельность человека как причину, высшую цель природы или богов.

Осознание своего незнания - вот, пожалуй, главный итог многовековой эволюции религиозного мировоззрения.

Генетически представления людей о мире, безусловно, определялись бытием. В истории цивилизаций это положение значительно усложнилось. Ведь человек стал сознательно, целеустремленно перестраивать окружающую природу, т.е. сознание стало входить существенной частью в бытие человека и в немалой степени определять его. Это ярко проявилось в Египте. Величественные пирамиды и роскошные захоронения были вызваны идеей о загробном мире. Тут техническая деятельность явно определялась разумом, хотя и сами разум и культ предков возникли в процессе техногенеза.

На протяжении многих тысячелетий технические возможности человечества были сравнительно невелики.

Греция стала фильтром, отделившим философию от религии, освободившим научную мысль из плена, в котором ее сознательно держали шумерские, вавилонские и египетские жрецы - могучая бюрократическая каста, использовавшая знание как орудие в политической, экономической, военной борьбе, делавшая из знания некую «военную тайну» во имя упрочнения своего господства.

Гераклит писал о всемирном логосе, превосходящем и включающем в себя разум человеческий.

Развитие человеческого общества проходило, по Демокриту, путем естественной эволюции: «… сама нужда служила людям учительницей во всем, наставляя их соответствующим образом в познании каждой [вещи].[Так нужда научила всему] богато одаренное от природы живое существо, обладающее годными на все руками и сметливостью души».

Греческие демократические полисы классического периода расцвета античной философии не причиняли значительного ущерба окружающей природе вследствие своих небольших размеров, отсутствия у граждан стремления к роскоши, незначительного использования физической силы рабов. Позже, в период монархий, а особенно во времена Римской империи, положение резко изменилось. Вырубка и выкорчевка лесов, осушение болот и орошение засушливых земель, строительных дорог и мостов, акведуков, водопроводов, дворцов и храмов, терм и колизеев, добыча строительных материалов и руд - одним словом, все формы реализации научно-технических достижений античности достигли расцвета, принимая гипертрофированные формы в Римской империи, основывавшей свое могущество на венной силе, дисциплине, порабощении народов и широком использовании рабского труда. Римское общество того времени можно назвать первым «обществом потребления». Кризис этого стал одновременно и кризисом природной среды, приведшим в запустение многие некогда цветущие районы.

Можно действительно доказать, что в мире господствуют силы добра, созидания, порядка. Ведь несмотря на все катастрофы в геологической истории, живые существа в целом усложнялись, осваивали планету, совершенствовали свои органы и организацию, обрели мозг. Все ужасы истории человечества отходят на второй план перед техническими и духовными достижениями людей.

Деятельность человечества представилась в новом свете, как естественный процесс, сходный с деятельностью живых существ: «Каких только наших способностей нельзя найти в действиях животных! Существует ли более благоустроенное общество с более разнообразным распределением труда и обязанностей, с более твердым распорядком, чем у пчел?.. Все сказанное мною должно подтвердить сходство между положением человека и положением животных, связав человека со всей остальной массой живых существ» (М. Монтень).

Основы научного мировоззрения

Успехи промышленности способствовали возрождению идей о подчинении природы человеку.

Более популярны были идеи о неуклонном научно-техническом прогрессе, благодаря которому увеличивается благосостояние людей, создаются предпосылки для будущих коренных социальных преобразований.

Ш. Монтескье стал разрабатывать концепцию тесной органической взаимосвязи природы и общества. С одной стороны, он подчеркивал зависимость человеческого общества от природных условий, считая, что географическая среда во многом формирует структуру общества. С другой - указывал на разумные преобразования природы человеком: «Посредством труда и хороших законов люди сделали Землю более удобной для обитания. Реки протекают там, где были лишь озера и болота. Это благо, которое не создано природой, но ею поддерживается».

Связь человека с природой анализировалась на основе частных примеров истории отдельных государств и народов; сопоставлялись вне конкретной социальной обстановки общества, находящиеся на различных ступенях развития, имеющие различную классовую структуру и т.д. В результате выводились будто бы объективные закономерности процесса взаимодействия человека и природы. Деятельность человека рассматривалась абстрактно, как деятельность вообще, и это также было проявлением узкого классового подхода, приводя к постоянным подменам одних форм человеческой деятельности другими, к механическому перенесению законов природы в общественные отношениям распространению законов внутриобщественных отношений на природу. Человека поэтому считали то властелином, то ее рабом. Благодаря развитию техники, производства человек получает возможность полнее осваивать природные ресурсы. «Массовое производство - кооперация в крупных масштабах с применением машин - впервые в крупных масштабах подчиняет непосредственному процессу производства силы природы: ветер, воду, пар, электричество, превращает их в агентов общественного труда».

Наряду с техническим прогрессом активное взаимодействие человека и природы определяется наукой, которая превращается в этом смысле в непосредственную производительную силу общества: «…развитие науки, этого идеального и вместе с тем практического богатства, является лишь одной из сторон, одной из форм, в которой выступает развитие производительных сил человека…».

Марксизм особо выделяет обобщенный аспект проблемы взаимодействия общества с окружающей средой. Ставит и решает вопрос в масштабах всего человечества, осуществляющего обмен веществ с природой. Можно сказать, здесь раскрывается планетарная (геологическая) сущность человека как преобразователя окружающей среды и как потребителя природных ресурсов. Иначе и быть не может. Таковы требования биологической природы человека.

Рассматривая частные аспекты деятельности человека, можно было бы ограничиться планетарными масштабами или масштабами отдельного организма. Новизна марксистских взглядов на проблему взаимодействия человека и природы заключается именно в том, что здесь вскрываются такие аспекты деятельности человека, которые никак не укладываются в рамки естествознания.

Итак, «историю можно рассматривать с двух сторон, ее можно разделить на историю природы и историю людей. Однако обе эти стороны неразрывно связаны; до тех пор, пока существуют люди, история природы и история людей взаимно обуславливают друг друга».

Геологическая деятельность человека

В рамках темы «Геологическая деятельность человека» обратим внимание на безусловное признание марксизмом постоянного научно-технического прогресса, создания все более крупных производств. «…Единственной возможной экономической основой социализма, - писал Ленин, - является крупная машинная индустрия».

Следовательно, должны возрастать и масштабы воздействия человека на окружающую среду, масштабы ее преобразования и, учитывая обратную связь, влияние измененной среды на человека. Это гармоническое единство, достигаемое на основе науки при отсутствии антагонических противоречий внутри общества, будет означать, что люди подойдут к коммунизму, который «есть подлинное разрешение противоречия между человеком и природой, человеком и человеком».

Наконец, особо отметим исключительно важное обобщение Ф. Энгельса, касающееся непосредственно геологической (планетарной) деятельности человека. Говоря о преобразовании природы, Энгельс выделил, помимо целенаправленных, полезных для человека изменений, непредвиденные вредные последствия. Он предостерегал человека от увлечения своей технической мощью и «победами» над природой: «Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых».

Наука о геологической деятельности человека

До XIX века тема «человека и природа» исследовалась почти исключительно в рамках философии. Не были систематизированы соответствующие факты. Не проводилась классификация форм воздействий человека на природу. Не исследовались закономерности и конечные результаты этих воздействий.

С середины XIX века, со времени выхода работ Ч. Лайеля, Д. Пэджа, Ч Кингсли и, главное, обобщающей монографии Г. Марша «Человек и природа, или о влиянии человека на изменение физико-географических условий природы», стала разрабатываться проблема геологической деятельности человечества методами наук о Земле. Человечеству тем самым было определено место в ряду геологических сил как одному из явлений природы, хотя и очень своеобразному по своей внутренней структуре, движущим силам и т.д. Правда, Ч. Лайель, причисляя деятельность человечества к геологическим силам, сравнивал физические возможности людей с действием некоторых природных агентов (вулканов), отдавая абсолютное первенство последним. Тут сказался излишний «биологизм» в анализе проблемы. Речь шла о биологических возможностях человека как одного из видов животных, тогда как человека отличает именно применение орудий труда, то есть техническая деятельность. Поэтому уже во времена Лайеля можно было сопоставлять по масштабам результаты планетарной технической деятельности человека с действием других геологических сил.

Особо следует отметить книгу Г. Марша. Идеи, развиваемые в ней, получили широчайшую популярность. Г. Марш первым заговорил о непредвиденных вредных последствиях преобразования окружающей среды. Он особо отметил решающую роль капиталистической системы хозяйства в деле разрушения природных комплексов и загрязнения воды и воздуха. Вот как очерчивал автор круг затронутых им вопросов: «Цель этой книги: указать характер и, приблизительно, размеры изменений, произведенных человеком в физических условиях обитаемой им планеты; раскрыть опасности неблагоразумия и необходимость осторожности, когда дело идет о вмешательстве в широких размерах в непосредственные порядки органического или неорганического мира; выяснить возможность и важность восстановления нарушенных порядков, а также важность и возможность материального улучшения обширных истощенных стран; и наконец, между прочим, разъяснить ту истину, что проявляемая человеком сила, и по роду, и по степени, принадлежит к более высшему порыдку, чем силы, проявляемые другими формами жизни, участвующими вместе с человеком на пиру щедрой природы».

Гигантские преобразования природы и необходимость наиболее полно и с наименьшим вредом для себя использовать природные богатства поставили остро вопрос о детальных научных разработках отдельных аспектов взаимодействия общества и природы.

В нашем веке появились специальные сводки, обобщающие сведения о геологической деятельности людей на планете (В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман, Е. Фишер, Р.Шерлок). Советские ученые первыми начали исследовать геохимические особенности деятельности человека - наиболее перспективное и разработанное направление техногеологии (так, по-видимому, можно назвать учение о геологической деятельности человека).

Ученые оценивали геологическую деятельность человека в разных аспектах. Например, Ч. Кингсли, чьи произведения носили научно-популярный характер, обращал внимание прежде всего на использование человеком природных строительных материалов. А. Финдлей и С. Аррениус писали о значении химии в жизни человека, о синтезе новых материалов, препаратов и т.д. Оба эти автора были химиками, далекими от глобального геологического подхода к деятельности человека. В отличие от них английский океанолог Д. Мерей, описывая сферы Земли, особо подчеркнул планетарный характер деятельности человека, преобразующего и постигающего разумом окружающий мир. Эту идею позже разрабатывали французские ученые Е. Ле Руа и Тейяр де Шарден преимущественно с точки зрения антропологии и философии.

Пожалуй, наиболее полные для своего времени работы о геологической деятельности человека принадлежат английскому геологу Р. Шерлоку и американскому геохимику Е. Фишеру. Так, Р. Шерлок отмечал, что человек в результате своей трудовой деятельности не только менял свой внешний вид, но активно перестраивал окружающую природу, приспосабливая ее к своим нуждам. Кроме того, Р. Шерлок проницательно указал на склонность человека преувеличивать устойчивость природы и не учитывать, что незначительные нарушения естественного баланса (Шерлок называл их «малыми катастрофами») могут привести к серьезным отрицательным последствиям. Р. Шерлок одним из первых стал классифицировать деятельность человека по принципу классификации других природных процессов, выделив, в частности, денудационную аккумулятивную работу

В зависимости от уровня экономического развития и общественных отношений, от исторического этапа цивилизации и господствующей идеологии человека считает себя то властелином природы, то ее рабом. На формировании подобных взглядов сказывается общественная структура: в классовом обществе, где существуют жесткие связи типа господство-подчинение, аналогичная связь невольно предполагается между природой и человеком. По-видимому, на первых этапах формирования новой общественной структуры преобладает идея подчинения природы человеку. В это время проявляются новые, более мощные орудия труда, более совершенные технологии, идет освоение новых территорий, складываются новые производственные отношения. Это, можно сказать, героический период, когда человек особенно ясно ощущает свою силу и проявляет ее. Более полно осваивая природные ресурсы, человек на деле познает свое могущество перед окружающей природой. И лишь позже суждено ему почувствовать печальные последствия первых побед.

Учение о взаимодействии человека и природы, о геологической деятельности человека непосредственно связано с нашей практической деятельностью, с судьбами людей и планеты. Оно начало разрабатываться совсем недавно, и у него, очевидно, большое будущее. Это именно тот плацдарм, на котором встречаются науки о космосе, Земле, жизни, человеке, обществе.

Что такое Техногенез?

Деятельность самая разнообразная, обычно очень активная и ведущая к значительным планетарным переменам, отличает все живые существа. Это - биогенез, могучий геологический процесс. В качестве геологического термина «биогенез» стоит в одном ряду с такими общепринятыми геологами определениями, как «гипергенез», «диагенез», «галогенез» и т.д., а также с менее употребимым «техногенез».

Как только человек стал сознательно, целенаправленно изготовлять орудия труда и пользоваться ими, он стал активно и по-своему преобразовывать окружающую среду.

Человечество на основе разума, знаний и морально-этических норм регулирует новый геологический процесс - техногенез.

Термин «техногенез» впервые предложил А.Е. Ферсман: «под именем техногенеза мы подразумеваем совокупность химических и технических процессов, производимых деятельностью человека и приводящих к перераспределению химических масс земной коры. Техногенез есть геохимическая деятельность промышленности человека».

Таким образом,

Техногенез - геологическая деятельность человечества, оснащенного техникой; целенаправленный (на основе разума, знаний, научных достижений, материальных и духовных потребностей, морально-этических норм) процесс перестройки биосферы, земной коры и околоземного космоса в интересах человечества.

Процесс техногенеза вызывает многочисленные явления, называемые техногенными, формирует разнообразные техногенные объекты, а также воздействует на самого человека.

Прежде всего необходимо помнить, что техногенез - геологическая деятельность человека. Другими словами, то проявление деятельности человечества, которое активно воздействует на природные условия, окружающую среду. Человек выступает здесь как геологическая сила.

Геологическая деятельность - это одна из многочисленных функций человечества. Однако было бы ложно утверждение, что геологическая деятельность человечества лежит полностью вне плоскости общественных и государственных отношений.

Во время первой мировой войны были израсходованы воюющими сторонами многие миллионы тонн снарядов, патронов, взрывчатых веществ. Перекапывались при фортификационных работах огромные массы грунта, сооружались насыпи, траншеи и т.д. Нередко менялся микрорельеф местности. Подобные процессы геологи относят к «военной эрозии». Размеры ее могут быть поистине глобальными.

А теперь представим себе геоморфолога, который исследует следы военной эрозии и отмечает их на карте. Ему вовсе не обязательно выяснять причины войны и восстанавливать ход военных действий. Он видит конечный результат процесса и для своих специальных целей вынужден этим ограничиться. Иначе вместо карты рельефа он создаст карту дислокации войск и боевых операций.

Еще один аспект глобального техногенеза, связанный с социальными факторами. Для промышленности США не хватает запасов атмосферного кислорода, продуцирующегося на территории этой страны. Значит, США уже сейчас используют запасы кислорода других районов земного шара. Частное проявление техногенеза в капиталистической системе становится фактором глобальным, и недостатки капитализма сказываются на глобальном техногенезе.

Таким образом, по своей внутренней сущности, движущим силам и некоторым закономерностям геологическая деятельность в условиях капиталистической и социалистической систем хозяйства имеет значительные, принципиальные различия. Но это еще не значит, что следует ограничиться рассмотрением двух проявлений техногенеза: при социализме и при капитализме, исключая проблему глобального техногенеза.

Современное человечество, раздробленное на государства, раздробленное на классы, существует в пределах единой, пространственно ограниченной биосферы. Единство пространства и времени определяет правомерность обобщенного к техногенезу. Это не значит, что при обобщении неизбежно стираются, смазываются грани, отделяющие прогрессивную социалистическую систему хозяйства от капиталистической. Нет, эти отличия остаются. Но по отношению ко всей биосфере Земли, по отношению к геологической среде Земли мы имеем суммарное воздействия всех существующих стран, как бы хороши или плохи они ни были. В этом, в частности, видится один из серьезных аспектов мирного сосуществования государств.

В последнее время очень часто пишут о взаимодействии человека и природы в обобщенном смысле, т.е. речь идет о человечестве и биосфере Современные масштабы техногенеза - поистине глобальные! - делают совершенно правомерной подобную постановку вопроса.

А можно ли причислить техногенез к объективным природным процессам? Правомерно ли включать техногенез в разряд геологических явлений?

Если речь идет о процессе самом по себе, в своей внутренней сущности, то, конечно, он включает в себя волю и желание человека и может быть запрограммирован, разумно ограничен и т.п. Однако по отношению к окружающей среде техническая деятельность человека развивается как объективный процесс; имеется целый ряд объективных законов, которым он подчиняется. Наконец, человек лишь совсем недавно стал замечать и познавать свою геологическую функцию (а частично сознательно регулировать техногенез), т.е. техногенез миллион лет развивался стихийно. Прекратить его мы не можем, если собираемся и впредь жить на Земле, используя природные ресурсы для своего блага. Но мы должны научиться управлять им. А для этого надо изучить его детально и всесторонне.

Изменение в строении земной коры

Тектонические явления - это нарушения природного равновесия в строении земной коры. Причины таких нарушений весьма разнообразны и взаимосвязаны. Они обусловлены главным образом действием геофизических и геологических сил как эндогенного (внутреннего), так и экзогенного (внешнего) происхождения. В последние столетия воздействие человека на поверхностную часть литосферы стало настолько ощутимым, что мы теперь имеем право говорить о появлении тектонических, которые можно назвать антропогенными, т.е. созданными человеком. Иногда нарушения развиваются медленно, в течение десятилетий, реже столетий. Такие процессы распространяются, как правило, на сравнительно большие площади, захватывая десятки и сотни квадратных километров и проникая в глубь земной коры на сотни метров. Быстрые нарушения длятся дни и месяцы, чаще всего ограничены по площади, проникают вглубь на единицы, десятки а иногда и сотни метров. Можно выделить и основные группы причин, вызывающих антропогенные тектонические изменения в земной коре.

Внешние причины обусловлены, как правило, воздействием поверхностных нагрузок, нарушающих природное равновесие в нижележащих земных массах, и чаще всего создаются инженерно-строительной деятельностью.

Внутренние причины возникают при изъятии из недр минеральных веществ. При этом также нарушается природное равновесие, главным образом вышележащих масс. Такие причины в основном порождаются горнотехнической деятельностью.

Сложные причины представляют собой сочетание внешних и внутренних. В данном случае природное равновесие нарушается наиболее интенсивно. Происходит как бы суммирование искусственно созданных процессов, обусловленных преимущественно механическим воздействием, нарушающим первоначальную структуру сложения горных пород. Иначе говоря, речь идет об изменениях, которые не могли бы возникнуть без вмешательства человека. При более подробном рассмотрении можно выявить элементы не только механического воздействия, но и химического, активно влияющего на ход этих процессов.

Влияние инженерно-строительной деятельности

Эта деятельность человека приводит к созданию преимущественно внешних факторов, постоянных переменных. Они представлены в виде дополнительных нагрузок на земные массы и, как правило, вызывают ограниченные по зоне воздействия нарушения.

Когда возводят здания, плотины и другие сооружения, создают условия для возникновения антропогенных тектонических процессов.

Особенно наглядно подобные процессы проявляются в быстрых нарушениях строения земных масс при гидротехническом строительстве. Во Франции в 1878-1881 гг. в Вогезском департаменте близ города Эпиналя возвели плотину Бузей с целью создания водохранилища вместимостью свыше 7 млн. м3. Вскоре в плотине появились трещины, началась течь. А 27 апреля 1895 г., когда вода находилась на максимальном уровне, произошла катастрофа. Часть плотины длиной 181 м внезапно опрокинулась. Авария стоила жизни многим людям и принесла большие убытки. Под сооружением залегал водопроницаемый трещиноватый песчаник. Он не выдержал искусственно созданной внешней нагрузки. Если бы плотина возводилась с учетом возможных тектонических нарушений и соответствующим их предупреждением, этого бы не произошло.

Итак, наблюдалось изменение напряженного состояния массивов земной коры. Превышение критического предела напряжения приводило к катастрофическим нарушениям типа поверхностных землетрясений. Но это - явления исключительные. Как правило, внешние постоянные нагрузки приводят к постепенным деформациям поверхностных участков литосферы.

Городское, тем более высотное, строительство создает под зданиями зоны сжатия и сдвига. Глубина зон достигает 2-50 м. Под каждым зданием формируется осадочная воронка. Величина осадков колеьлется от 0 до 6 м, чаще всего 0,1-0,3 м. Катастрофические последствия возникают лишь в тех случаях, когда статическая нагрузка превышает сопротивляемость сжатию.

Исследования подтверждают, что не только отдельные сооружения, но и города в целом воздействуют своей массой на поведение верхних участков земной коры. Эти участки периодически опускаются и поднимаются, чаще всего за счет морозного пучения.

Таким образом, постоянные поверхностные нагрузки, создаваемые инженерно-строительной деятельностью, способствуют быстрому изменению строения земных масс верхней части литосферы. При сохранении естественных условий такие нарушения были бы невозможны.

Следует отметить, что эти нагрузки можно рассматривать как постоянные лишь для сооружений, не являющихся промышленными. В большинстве случаев для промышленных объектов характерно присутствие и переменных нагрузок, которые подчас не учитываются. Например, вибрация. Эта разновидность различных по силе и частоте нагрузок создается работой тяжелых механизмов, движущимся транспортом, взрывами и т.д. Вибрации - искусственные землетрясения некатастрофического характера. Они могут быть причиной нарушения строения отдельных участков литосферы.

Динамические нагрузки приводят к опусканию в городах и на промышленных площадках не только малых участков поверхности, но и более крупных зон. Установлено, что вибрации городского транспорта могут проникать на глубину до 70 м. Поэтому в некоторых городах Голландии дома, примыкающие к старым автострадам, наклонены в сторону шоссе.

По данным К. Терцаги и Р. Пека, максимальная осадка возникает при частотах колебаний от 500 до 2500 в минуту.

Все шире при строительстве используют взрывы. Их мощность нарастает. Один из крупнейших неатомных взрывов произошел 5 апреля 1958 г. Между о. Ванкувер и Западной Канадой. Здесь в тоннеле, прорытом в большой подводной скале, заложили 1250 т взрывчатки. Подземные толчки от взрыва были зарегистрированы на расстоянии свыше 1000 км. Это сотрясение земных масс привело к нарушению первоначального строения пород в зоне, размеры которой очень велики. Еще более эффективна по своему воздействию термоядерная взрывная энергия. Мощные подземные атомные взрывы вызывают сейсмические колебания, отмечаемые даже в отдаленных уголках земного шара.

В этой связи следует подчеркнуть, что если для строителей имеет главное значение направленный выброс земной массы с целью создания выемки определенных размеров, то для инженерно-геологического обоснования целесообразности таких мероприятий требуется соответствующее изучение состава и свойств пород, подлежащих быстрому перемещению.

Таким образом, нарушения в приповерхностной части литосферы в результате инженерно-строительной деятельности по своим причинам и последствиям могут быть многообразными. Они должны стать объектом специального углубленного изучения.

Влияние горнотехнической деятельности

Эта деятельность, затрагивающая непосредственно недра, как правило, связана с более сложными процессами. В природных условиях известным их аналогом являются нарушения, вызванные карстовыми явлениями, суффозями и т.д., при которых возникают провалы и опускания земной поверхности из-за образования подземных пустот. Деятельность человека, связанная с созданием таких пустот, прежде всего проявляется в отборе из недр полезных ископаемых.

Здесь мы имеем дело либо с искусственно созданными пустотами при подземной выемке твердых полезных ископаемых, либо с последствиями удаления жидких или газообразных наполнителей из пустот, ранее существовавших в земной коре.

Отмечены и катастрофические нарушения. Они наблюдались в гавани Лонг-Бич близ Сан-Франциско (Калифорния) на третьей по величине нефтяной структуре США - Уилмингтон. К 1957 г. Поверхность района опустилась почти на 8 м. Возникло своеобразное эллиптическое прогибание площади с осями длиной 10 и 65 км. Разрушились здания, мосты, дороги и промышленные сооружения. Ущерб превысил 100 млн. дол.

Скорость оседания соответствовала темпам добычи нефти, давление в эксплуатируемых скважинах снизилось со 150 до 15-22 кгс/см2. Подземные воды тут получали с глубины 550 м и меньше, поэтому считалось, что в данном случае откачка вод не оказывала столь существенного влияния на оседание поверхности. Хотя прибрежный район Калифорнии является зоной современных движений земной коры, однако в последнее время не было зафиксировано усиление тектонических движений, обусловленных природными факторами. Причина, безусловно, заключена в хозяйственной деятельности человека.

Этот пример, в котором не учитывалась возможность суммарного воздействия на поверхностную часть Земли, нарушений, вызванных человеком и одновременно стихийными геологическими силами.

При усиленном отборе жидких и газообразных полезных ископаемых одной из главных проблем является поддержание первоначального давления в пластах. Оно способствует максимальному извлечению необходимых минеральных веществ и сохранению стабильного состояния определенных участков земной коры.

В результате искусственного освобождения пустот при эксплуатации подземных вод, жидких и газообразных полезных ископаемых, залегающих, как правило, в осадочных породах, процессы изменения внутрипластового давления влекут за собой цепную реакцию других нарушений: изменяется термический, газовый и геохимический режим в верхней части литосферы.

Установлено, что понижение пьезометрического уровня подземных вод на каждые 10 м водоносной толщи увеличивает нагрузку вышележащих пород в среднем на 1 кгс/см2.

Наиболее прочны скальные породы. Они практически не сжимаются. Глинистые образования, илы, сапропели, торфы дают большие осадки. Их степень уплотнения зависит от многих факторов: возраста, происхождения, влажности и т.д. Там, где залегают подобные породы, и отмечены наиболее заметные оседания поверхности - тектонические нарушения, связанные с хозяйственной деятельностью человека.

Совместное влияние инженерно-строительной и горнотехнической деятельности

Человек воздействует на приповерхностную часть литосферы чаще всего двусторонне. Там, где он занимается инженерно-строительной деятельностью, нередко эксплуатируются и недра. Особенно это характерно для горнорудных районов. Подработка застроенных территорий заставляет подчас переносить поселки, а иногда и города на новые места или ставить вопрос о прекращении добычи полезного ископаемого.

Приповерхностные участки на территории таких крупных поселений могут деформироваться вследствие ряда причин. Это добыча строительных полезных ископаемых и возведение подземных сооружений, понижение уровня грунтовых вод при водоснабжении, сжимание и разрыхление земных масс под влиянием осушения и увлажнения или разложения органических веществ, количество которых все время возрастает в так называемых культурных отложениях.

Большинство подобных причин приводит к опусканию застроенных территорий. Положение усугубляется тем, что деформации происходят не одновременно. По степени воздействия можно выделить основные причины нарушений.

Понижение уровня безнапорных и напорных водоносных горизонтов в районах городов. Радиус распространения осадков здесь достигает тысяч метров. Возникшие локальные опускания имеют тенденцию к слиянию и переходу в региональные, так как водопотребление постоянно увеличивается.

Глобализация социальных, культурных, экономических и политических процессов в современном мире. Глобальные проблемы. Элементы экологического кризиса.

Характеристика сущности динамики и видов устойчивости: инерционная, резистентная (упругая), адаптивная или приспособления (толерантности, терпимости, пластичности). Сукцессия ландшафта. История и направления антропогенизации ландшафтной сферы Земли.

Ландшафт согласно современному представлению выполняет средообразующие, ресурсосодержащие и ресурсовоспроизводящие функции. Природно-ресурсный потенциал ландшафта является мерой возможного выполнения им этих функций. Воздействие человека на ландшафты.

Можно утверждать, что гидрогеология является наиболее экологически ориентированным направлением наук о Земле. Характерным примером в этом отношении является проблема обоснования качества подземных вод.

Постановка вопроса Экология, а соответственно и аспекты экологической опасности, обычно рассматриваются в рамках биосферных процессов в их взаимодействии с человеком и его деятельностью.

Историческая геология - раздел геологических наук, где в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Формирование исторической геологии в 18 веке. Развитие геологии на современном этапе: стратиграфия, палеогеография и тектоника.

Место экологической геологии в системе наук, ее задачи, решаемые с помощью различных методов. Специальные методы экологической геологии. Эколого-геологическое картирование, моделирование, мониторинг. Функциональный анализ эколого-геологической обстановки.

Причины и классификация, примеры и прогноз землетрясений. Денудационные, вулканические, тектонические землетрясения. Моретрясения, образования грозных морских волн - цунами. Создание в сейсмически опасных районах пунктов наблюдения за предвестниками.

Один из наиболее впечатляющих примеров осадочных пород можно увидеть в Большом Каньоне в Аризоне, где яркие разноцветные горные породы располагаются одна над другой слой за слоем, а между ними - миллионы лет геологической истории.

ГЛАВА 13 ОХРАНА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

13.1. НАРУШЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПОДЗЕМНЫХ РАБОТАХ

Нежелательные преобразования окружающей среды при горно-строительной деятельности определяются в основном двумя группами факторов:

Нарушениями поверхности над отработанными площадями горных выработок;

Формированием в районе горно-строительных работ породных отвалов.

Среди причин, вызывающих нарушения окружающей среды при горно-строительной деятельности, выделяют следующие.

Геомеханические: отсыпка отвалов, строительство карьеров, деформация поверхности в результате строительства горных выработок и освоения месторождений, хранение отходов и т.п. В результате происходят изменения рельефа, геологической структуры горного массива, грунтов, почв.

2. Химические: эмиссия газов и химически активной пыли, сбросы загрязненных вод, воздействие токсичных компонентов из отвалов и хвос-тохранилищ, что вызывает изменение состава и свойств атмосферного воздуха, загрязнение водного бассейна, почвы.

3. Физико-механические: сбросы вод, загрязненных суспензий, эмиссия пыли, аэрозолей. Последствиями этого вида нарушений являются изменение состава и свойств атмосферного воздуха, вод, свойств почвы.

4. Термические: загрязнение воздуха, сбросы подогретых вод и нагнетание их в породный массив. Они вызывают изменение состава и свойств атмосферного воздуха, биохимических процессов в водном бассейне, изменение микроклимата.

5. Гидрогеологические: дренирующее воздействие подземных горных работ на окружающий породный массив, деформация поверхности в связи с дренажными работами, отсыпкой отвалов, строительством карьеров и дренажных выработок и т.п. Результат воздействия отражается в изменении уровня, миграции, температуры подземных вод, что может явиться причиной уменьшения их запасов и других опасных явлений.

Все техногенные нарушения природной среды , спровоцированные подземным строительством, подразделяются на два типа:

Ландшафтно-экологические, действие которых проявляется не только в пределах земельного отвода, но и на прилегающих территориях и имеют межрегиональное значение;

Горно-геологические, отрицательные последствия которых ограничиваются районом подземного строительства.

Результаты подобных воздействий отражены в табл. 13.1.

Земли, утратившие свою ценность или являющиеся источником отрицательного воздействия на природную среду в результате производственной деятельности человека, называются нарушенными землями.

Нарушение земель происходит уже при оснащении площадки под ведение горно-строительных работ - дефляция (развевание) закрепленных растительностью песков вследствие вырубки кустарниковой растительности на топливо с корчевкой корней при земляных работах, производимых в процессе строительства подъездных дорог, подготовки горно-строительных площадок, при прокладке трубопроводов и крупных оросительных каналов. Вырубка деревьев в дальнейшем отрицательно влияет на экологическое равновесие, зачастую приводя к ухудшению состава атмосферы и нередко к обмелению рек. Отрицательное влияние на окружающую среду оказывают выделяющиеся при крупных массовых взрывах газы.

Таблица 13.1

При сооружении и эксплуатации транспортных трасс и промышленных площадок происходят деформация структуры и ухудшение качества почвенного слоя, уничтожение травяного покрова, вырубка кустарников и деревьев, нарушение гумусового слоя, аналогичные нарушения на соседних с дорожным полотном земельных участках (разрезах), из которых берется порода для строительства дорог, создание нового микроландшафта на отдельных участках трассы в связи с устройством выемок и насыпей, сооружением дамб и пр.

Уничтожение травяного покрова и кустарников в связи с подготовительными работами на полотне дороги и разработкой резервов может иметь неблагоприятные экологические последствия в районах с неблагоприятными географическими условиями (полупустыни, высокогорья,

притундровые территории), где процессы восстановления растительного покрова протекают медленно. Нарушения гумусового слоя, сопровождающиеся изменением структуры почв, загрязнением песком, гравием, щебнем и связующим материалом, по своим последствиям наиболее существенны для плодородных земель.

Прокладка дорожных трасс в лесистой местности сопровождается вырубкой леса на площади 1 - 1,5 га на 1 км дорог. Вырубка леса на территориях вечномерзлых пород может изменить температурный режим земной поверхности. При оттаивании мерзлых пород возможно образование просадочных форм рельефа, появление новых водотоков и постепенное заболачивание трассы и примыкающих к ней земельных участков.

Бездорожная транспортировка грузов на автомобилях высокой проходимости, тракторах, перемещение буровых установок и самоходных машин по подъездным трассам особенно опасны с точки зрения экологии в районах тундры. Природа тундры очень ранима, нарушения почвенно-растительного покрова на бездорожных трассах сохраняются в течение многих лет, а иногда не восстанавливаются вообще. При этом наблюдается два основных вида нарушений:

1) нарушения, вызываемые движением одиночных колесных машин по травяному или маломощному снежному покрову тундры, приводящие к смятию, уплотнению и деградации растительного покрова над моховой подстилкой и органическим почвенным слоем;

2) нарушения, вызываемые движением одиночных гусеничных машин или интенсивным движением транспортных машин, приводящие к разрушению растительного покрова и органического почвенного слоя и резко меняющие тепловой баланс почв, результатом чего являются гибель растительного покрова, эрозия почвы и термокарсты.

В средних широтах негативные экологические процессы, связанные с прокладкой трасс, менее ошутимы в связи с достаточной интенсивностью процесса восстановления травяного покрова. В полупустынных и пустынных районах последствия таких работ практически необратимы.

К основным мероприятиям, направленным на сокращение экологического ущерба от сооружения и эксплуатации автомобильных и тракторных дорог, относят:

1. Тщательный выбор видов транспортных связей и дорожных трасс с учетом конкретных географических условий, обеспечивающий снижение нарушения почвенно-растительного покрова местности.

2. Оптимизация конструктивных параметров, технологии сооружения, эксплуатации и ремонта дорожного полотна.

3. Выбор транспортных машин, обеспечивающих наибольшую сохранность дорожного полотна в процессе эксплуатации.

4. Установление наиболее благоприятных периодов для осуществления основных транспортных операций с учетом климатических условий и характеристик полотна трассы.

5. Проведение восстановительных работ на земельных участках, нарушенных при сооружении и ремонте дорог (снятие и сохранение почвен-ного слоя при разработке резервных земель с последующим перекрытием им вскрытых пород; укрепление от эрозии откосов выемок и насыпей).

6. Проведение восстановительных работ после окончания эксплуатации дороги с осуществлением элементарных агротехнических мероприятий по улучшению загрязненных и эрозирующих земельных участков.

Естественное состояние почвенно-растительного покрова нарушается и на земельных участках, на которых оборудуются производственные площадки для ведения буровых и горных работ. Нарушения сводятся к уничтожению древесно-кустарниковой растительности, деградации и гибели травяного покрова, уплотнению, загрязнениям почвенного слоя горючесмазочными материалами, промывочными жидкостями, буровым шламом. Площади нарушения почвенно-растительного покрова на горностроительных участках варьируются в широких пределах, меняясь от сотен квадратных метров при проходке неглубоких шурфов до нескольких тысяч квадратных метров и более при проведении сети канав или комплекса подземных горных выработок.

Отвалы горных пород , образуемые при проведении подготовительных выработок, разделяют на временные и постоянные.

К временным отвалам относят скопления породной массы, выданной на поверхность в процессе проведения канав и неглубоких шурфов, впоследствии используемой для засыпки этих выработок после осуществления их геологической документации и опробования.

Породы, выдаваемые из других подготовительных выработок, складируются на поверхности в постоянные отвалы (практически не отличающиеся от отвалов горных предприятий). Размеры этих отвалов в подавляющем большинстве случаев меньше, чем размеры отвалов на земельных отводах горных предприятий, но количество их велико, а размеры нередко также значительны.

Проектирование и проходка подготовительных стволов шахт и штолен с комплексом подземных выработок необходимо осуществлять с учетом использования их в процессе последующей эксплуатации объекта. Это позволяет в значительной степени снизить экологический ущерб.

Нарушение экологического баланса при воздействии на земную поверхность может наблюдаться при применении мероприятий инженерной защиты окружающей среды без должного тщательного учета всех факторов и природных условий отдельных регионов. Так, например, мелиоративные мероприятия, проводимые при восстановлении земной поверхности, нарушенной горно-строительными работами, и направленные на улучшение водного режима и почвенных условий, часто приводят к негативным последствиям.

При чрезмерном орошении и фильтрации в почву вод оросительной сети происходит подъем уровня минерализованных грунтовых вод. Поднимаясь по капиллярам в верхние слои почвы, минерализованные воды испаряются и оставляют у поверхности соли. Интенсивность соленакоп-ления обусловлена прежде всего степенью минерализации грунтовых вод, которая резко возрастает в случае близкого залегания коренных соленосных пород. Причиной засоления может быть также фильтрация прес-

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.

1. Каково внутреннее строение Земли? Что такое земная кора?

Во внутреннем строении Земли выделяют земную кору, мантию, ядро.

Земная кора – тонка наружная оболочка Земли.

2. Из чего состоит земная кора? Как образуются магматические, осадочные и метаморфические горные породы?

Земная кора состоит из горных пород. Горные породы бывают осадочными, магматическими и метаморфическими. Магматические горные породы образуются при застывании лавы в разломах земной коры или на ее поверхности. Осадочные породы формируются при осаждении и накоплении минералов на поверхности земной коры. Метаморфические горные породы образуются при изменении магматических и осадочных горных пород в глубинах земной коры.

3. Объясните, чем минералы отличаются от горных пород?

Минералы – составляющие горных пород. Горные породы могут состоять из одного или нескольких минералов.

4. Начертите в тетради и заполните таблицу.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ РАЗНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

5. Какие горные породы встречаются в вашей местности?

Почти повсеместно распространены пески, глины. Во многих местностях встречаются минеральные воды.

6. Как связаны горные породы разного происхождения между собой? Правильно ли утверждение, что в земной коре происходит круговорот горных пород?

Горные породы действительно связаны между собой. Первичными можно считать магматические горные породы. Они образуются из застывшей лавы. Осадочные горные породы формируются при разрушении магматических и метаморфических горных пород в результате физического, химического или биологического выветривания. Метаморфические породы образуются при изменении магматических и осадочных горных пород в глубинах земной коры. Таким образом происходит круговорот горных пород.

7. Изобразите в тетради строение литосферы с двумя типами земной коры. Каковы соотношения между этими каменными оболочками?

Земная кора материкового типа состоит из трех слоев – осадочного, гранитного, базальтового. Океаническая земная кора состоит только из двух слоев – осадочного и базальтового. Она значительно тоньше. Континентальная кора превосходит по толщине океаническую кору более чем в два раза.

8. Начертите в тетради и заполните таблицу.

ВЛИЯНИЕ ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ СИЛ НА РЕЛЬЕФ ЗЕМЛИ

Внутренними или внешними силами создаются наиболее крупные формы рельефа?

Наиболее крупные формы рельефа создаются внутренними силами.

9. Как вы думаете, какие силы - внутренние или внешние - начали действовать на Земле раньше? Какую роль в формировании рельефа играют внутренние силы, а какую - внешние? Сделайте вывод о причинах разнообразия рельефа Земли.

На Земле раньше начали действовать внутренние силы. Внутренние силы делают поверхность Земли различной по высоте. С ними связано горообразование. Внешние силы действуют в противоположном направлении. Они разрушают крупные возвышения рельефа, переносят обломки горных пород и засыпают ими впадины. Разнообразие форм рельефа вызвано тем, что внешние и внутренние силы действуют на каждой территории одновременно. Однако, в определенное время одна из них может преобладать.

10. Где на Земле наиболее часты извержения вулканов и землетрясения? Объясните причины совпадения районов их распространения.

Землетрясения повторяются в одних и тех же районах, которые образуют несколько поясов. Эти пояса протягиваются вдоль границ литосферных плит. На материках это два гигантских пояса - Тихоокеанский и Средиземноморско-Азиатский. Здесь из-за столкновения литосферных плит образуются горы и происходят сильные землетрясения. Так же как и землетрясения, вулканические извержения происходят не повсеместно. Большинство их сосредоточено вдоль разломов между литосферными плитами. Таким образом, районы вулканизма и землетрясений практически совпадают.

11. Используя физическую карту России, сравните абсолютные высоты, на которых находятся города Санкт-Петербург, Красноярск, Улан-Удэ. Какой из городов находится на самой большой высоте, а какой – на самой маленькой?

Самое высокое положение занимает Улан-Уде, низкое – Санкт-Петербург.

12. Пользуясь картами атласа и собственными наблюдениями, составьте характеристику равнины (или гор), где расположена ваша местность.

План характеристики

1. Название формы рельефа.

Русская равнина

2. Географическое положение:

a. в какой части страны находится;

находится в западной части страны

b. с какими другими крупнейшими формами граничит;

граничит со Скандинавскими горами на северо-западе, Уральскими горами на востоке, Прикаспийской низменностью на юге

c. как расположена относительно морей и крупных рек;

простирается от Баренцева и Белого морей на севере - до Черного, Азовского и Каспийского на юге. С юга на север равнину пересекает крупная река Волга.

d. между какими меридианами и параллелями находится;

в пределах России равнина простирается от 500 с.ш. до северного полярного круга, от 300 в.д. до 550 в.д.

e. в каком направлении протягивается и на какое расстояние (на сколько километров).

в пределах России на 2700 км с севера на юг и около 1600 км с запада на восток

3. Главные свойства:

a. какую имеет абсолютную высоту и к какой группе по высоте относится;

абсолютная высота 170 м, по высоте относится к группе низменностей

b. в каком направлении понижается (повышается);

понижается с юга с северу, северо-западу

c. самая высокая (низкая) точка поверхности, ее название и географические координаты.

Самая низкая точка: Прикаспийская низменность(-27м)

Самая высокая: горы Хибины(1201м)

4. Особенности хозяйственного использования: наличие поселений, дорог, полезных ископаемых.

Равнинность территории, обилие полезных ископаемых, сравнительно мягкий климат, достаточное количество осадков, разнообразие природных ландшафтов, благоприятных для различных отраслей сельского хозяйства, - все это способствовало интенсивному хозяйственному освоению Восточно-Европейской равнины. В хозяйственно-экономическом отношении - это важнейшая часть России. На ней проживает более 50% населения страны и размещено две трети общего количества городов и рабочих поселков. На территории равнины находится наиболее густая сеть шоссейных и железных дорог. Здесь есть месторождения угля, нефти, строительных материалов.

5. Нарушения поверхности, вызванные деятельностью человека.

Результатом активной хозяйственной деятельности стало сильное антропогенное преобразование территории. Территория, особенно в области крупных городов, испытывает сильное химическое и физическое загрязнение. Большая часть крупнейших рек - Волга, Днепр, Дон, Днестр, Западная Двина, Кама - зарегулированы и преобразованы в каскад водохранилищ. На обширных пространствах леса вырублены и лесные ландшафты превратились в сочетание лесов и полей. На песчаных почвах развита эрозия. Многие лесные массивы ныне - вторичные леса, где на смену хвойным и широколиственным породам пришли мелколиственные - береза, осина.

14. Расскажите о явлениях, возникающих в земной коре и на ее поверхности под воздействием человеческой деятельности.

Человеческая деятельность все активнее влияет на земную кору. Самое большое воздействие оказывает добыча полезных ископаемых. При этом из земной коры изымается большое количество горной породы, а на ее поверхности – горы отработанной породы. Значительно изменяет рельеф строительство. Сельское хозяйство часто становится причиной образования оврагов.

15. Приведите примеры форм рельефа антропогенного происхождения. Укажите виды хозяйственной деятельности человека, в результате которых они образуются, и мероприятия по восстановлению нарушенных территорий.

Антропогенные формы рельефа – карьеры, шахты, отвалы, терриконы. Здания и дороги – это тоже антропогенный рельеф. Эти формы рельефа образуются в результате добычи полезных ископаемых, строительства, сельского хозяйства. Для восстановления нарушенных территорий засыпают выработанные карьеры, закладывают отработанной породой старые шахты, закрепляют склоны оврагов.