Гравитационные оползания и соскальзывания

Дневная поверхность редко бывает абсолютно горизонтальной. Обычно она расчленена на относительно приподнятые и опущенные участки. Поэтому может быть представлена как совокупность склонов разной крутизны и протяжённости, сопряжённых небольшими субгоризонтальными площадками. Образование и развитие склонов сопровождается многими важными геологическими, особенно инженерно-геологическими последствиями. Склоны и склоновые процессы издавна привлекают внимание учёных всего мира. Результаты многолетних исследований, освещающие физические аспекты склоновых процессов, обобщены и достаточно популярно изложены в работе А. Е. Шейдеггера (1981). Геологические последствия этих процессов описаны в бесконечно большом количестве работ.

Склоны безразлично какого происхождения: тектонического, денудационного или седиментационного — бывают устойчивыми и неустойчивыми. Устойчивость склонов зависит от их крутизны, от структуры и физико-механических свойств слагающих горных пород и даже от продолжительности времени, в течение которого склоны существуют. Непродолжительно существующий склон, сложенный дисперсными несцементированными породами, у которых внутреннее сцепление равно или близко к нулю, устойчив до тех пор, пока его крутизна не превышает угла внутреннего трения (естественного откоса). Этот угол для песка равен 33°, осыпи из обломков сиенита и гранита — 35–40°, гнейса — 34°, известняка — 32°, сланца — 26–29°, мергелей и рыхлого лёсса — 25°. В глинах угол внутреннего трения близок к нулю. Устойчивость склона, сложенного скальными нетрещиноватыми породами, определяется критерием прочности Кулона—Моора, согласно которому предельным является угол 45°. Он соответствует направлению действия максимальных касательных напряжений в массивах пород, находящихся в объёмном (трёхосном) напряжённом состоянии. В трещиноватых породах этот угол меньше. Он изменяется от 45° до величины угла естественного откоса в несвязных горных породах в зависимости от степени трещиноватости и ориентировки трещин, согласных со склоном. На склонах, существующих продолжительное время, предельная крутизна значительно меньше указанных величин. В принципе, она стремится к нулю, так как при длительном воздействии нагрузок любой твёрдый материал ведёт себя подобно жидкости. Это обусловлено ползучестью горных пород, возникающей при релаксации упругих напряжений, т. е. вследствие самопроизвольной разрядки упругих напряжений и перехода упругой деформации в остаточную.

Склоны, имеющие крутизну больше критической, всегда неустойчивы. Потеря устойчивости влечёт за собой разрушение склона. Причиной разрушения является тяжесть избыточных масс, располагающихся выше поверхности критической крутизны. Под воздействием собственной тяжести эти избыточные массы приходят в движение, направленное вниз по склону. Так как избыточные массы горных пород силами вязкого трения связаны с материнским массивом, то движение захватывает не только сами избыточные, но и непосредственно подстилающие их породы. Глубина захвата зависит как от длины склона, так и от наличия внутри материнского массива малопрочных пластичных пород или зон, ослабленных трещиноватостью и разрывными нарушениями. В благоприятных условиях глубина захвата может достигать нескольких сотен метров.

Формы проявления вдольсклоновых перемещений бывают весьма разнообразными. В первую очередь это зависит от характера нарушения устойчивости склона. Нарушение может быть «навешенным», верхнесклоновым, нижне- и общесклоновым. В первом случае избыточная масса полностью отделяется от материнского субстрата и, перемещаясь вниз по склону, разрушается. Как гомогенный компонент субстрата она перестаёт существовать и преобразуется после завершения транспортировки в новые осадочные напластования. Во втором и третьем случаях избыточные массы в процессе перемещения свою связность сохраняют. При этом они полуобособляются от субстрата и деформируются. В результате в верхних горизонтах появляются складчатые и разрывные структуры гравитационного происхождения.

Идея о гравитационном, склоновом происхождении некоторых очень сложных приповерхностных структурных ассоциаций впервые была высказана Ф. П. В. Джилет-Ламонтом ещё в 1799 г. В середине и конце XIX в. эту идею плодотворно разрабатывали К. А. Кюн, К. Науман, Г. Шардт, М. Люжон, М. Рид, Э. Рейер. Особо популярной она стала после опубликования современных работ Э. Хаармана, Р. В. ван Беммелена, Д. Шнееганса, М. Жинью, Л. Море, А. Д. Архангельского, Н. Б. Вассоевича, А. В. Волина, В. В. Белоусова, С. С. Шульца, Б. М. Келлера и многих других выдающихся исследователей, доказавших, что гравитационные склоновые дислокации не являются редкостью. Они характерны как для геосинклинальных, подвижных, так и платформенных, устойчивых областей.

Среди наиболее распространённых структурных форм, создаваемых склоновыми движениями, различают гравитационную складчатость, гравитационные надвиги (покровы, шарьяжи) и сбросы, погребённые и блуждающие клиппы, наземные и подводные оползни. Из них складчатость, надвиги, сбросы, наземные оползни и блуждающие клиппы являются образованиями постседиментационными, существенно наземными, а подводные оползни и погребённые клиппы рождаются синхронно с осадконакоплением внутри морских и пресноводных седиментационных бассейнов.