Развитие современных экзогенных процессов в пределах Алтае-Саянской горной страны тесно связано с ее геоморфологическим строением. В высокогорных крутосклонных районах преобладают обвально-ссыпные, в среднегорных и низкогорных - преимущественно делювиальные и пролювиальные процессы. В целом на территории преобладают склоновые процессы, среди которых в порядке их значимости следует отметить делювиально-пролювиальные, обвально-ссыпные и солифлюционные. Локально развиты речная эрозия, карст, эоловые процессы и др.
Важной особенностью Алтае-Саянской горной страны является широкое развитие вечной мерзлоты. Многолетнемерзлые породы развиты на значительной части территории, причем в собственно горных ее частях мерзлота имеет преимущественно сплошное развитие. Мощность многолетнемерзлых пород достигает 50 - 300 м, увеличиваясь от долин к высоким водораздельным хребтам.
Существование многолетнемерзлых пород и слоя сезонного протаивания приводит к возникновению солифлюкционных процессов, особенно широко развитых в высокогорье и среднегорье на пологих склонах и районах с неглубоким залеганием мерзлоты и сильным сезонным увлажнением.
На четвертичных отложениях различного генезиса залегают лессовые породы, обладающие просадочными свойствами. Возникновение процесса облессования пород может быть связано с климатическими особенностями территории, обусловленными многократными промерзанием и оттаиванием пород, близостью и непосредственным влиянием ледниковых зон. Просадочные лессовые породы встречаются в верхней части разреза (до глубины 6 м) озерно-аллювиальных нижне-средне-четвертичных отложений, слагающих высокие водоразделы.
В Кузбассе повсеместно встречаются глинистые коры выветривания и лессовые породы средне- и верхнечетвертичного возраста с погребенными почвами, достигающие мощности 45 м. Среди лессовых пород на поверхности (до 10 м) встречаются просадочные разновидности. Особое место в Кузбассе занимает разработка угольных пластов, приводящая к изменению структуры горного массива.
Характерными особенностями этого региона, которые необходимо учитывать при проведении изысканий для целей сейсмического микрорайонирования, являются:
наличие многочисленных разрывных нарушений и повышенная тектоническая активность;
распространение многолетнемерзлых пород;
наличие просадочных лессовых грунтов и погребенных почв в верхней части разреза;
нарушение структуры горных массивов в связи с активной разработкой угольных месторождений Кузбасса.
2.4. Кавказский регион
Кавказский регион в тектоническом отношении представляет собой сложно построенную систему альпийских складчатых сооружений вместе с прилегающей к ним южной частью молодой эпигерцинской плиты, лежащих между Черным и Каспийским морями.
Главными продольными тектоническими зонами Кавказского региона с севера на юг являются:
эпигерцинская (скифская) плита Предкавказья, на своем среднем участке (Ставропольское поднятие) наиболее приподнятая и непосредственно смыкающаяся с Большим Кавказом;
альпийский краевой (передовой) Терско-Каспийский прогиб;
внешний мегантиклинорий альпийской области - Большой Кавказ.
Большой Кавказ как альпийская складчатая структура характеризуется значительной сейсмичностью. По карте сейсмического районирования СР-78 большая часть территории Кавказа отнесена к 7 - 8-балльным зонам. Пояса различной сейсмической активности пересекают основные продольные тектонические зоны Кавказа в юго-западном направлении.
Особое место в системе Большого Кавказа занимает Черноморское побережье. Здесь за последнее время проявили себя три группы очагов землетрясений: Анапская, Сочинская и Сухумская. Анапская группа землетрясений связана с поперечным Анапским разломом и отделяет Новороссийский синклинорий от Таманской зоны грязевых вулканов. Наиболее значительные землетрясения Анапской группы: 1830 г. М = 4,8; 1905 г. М = 5,1; 1955 г. М = 6,4. В районе Сочи продольные структуры общекавказского направления пересекаются поперечной Цицинско-Курджинской шовной зоной. В зоне их пересечения зафиксированы очаги землетрясений: Сочинский 1898 г. М - 4,9; Краснополянский 1955 г. М = 4.1 - 4,4; Лазаревский 1959 г. М = 4,4.
В Терско-Каспийском прогибе четко выделяется складчатое и платформенное крыло. Ось прогиба проходит вдоль широтного отрезка долины Терека. Складчатое крыло характеризуется значительной сейсмичностью, платформенное - слабой. На участках пересечения Терсной и Сунженской антиклинальных зон с правыми Гудермесским и Бенойско-Эльдаровским сдвигами известны землетрясения 1886 г. М = 5,8; 1955 г. М = 4,8; 1971 г. М = 4,1; 1912 г. М = 5,7.
Геологическое строение региона характеризуется значительным разнообразием. Древнейшими породами на исследуемой территории являются кристаллические сланцы докембрийского возраста. Наибольшее распространение эти породы, среди которых преобладают гнейсы, имеют в пределах зоны Главного Кавказского хребта.
К северу от Главного Кавказского хребта на поверхность выходят отложения юрской, меловой, палеогеновой и неогеновой системы. Отложения этого возраста представлены, как правило, переслаиванием в различном сочетании известняков, мергелей, песчаников, алевролитов, глин конгломератов.
Большую часть разреза региона слагают породы верхнетерригенной субплатформенной формации, олигоцен-миоценового возраста, объединяющей всю толщу майкопской серии. Майкопские отложения выходят на поверхность в южной части региона, примыкая к Ахтырской шовной зоне, отделяющей их от складчатых сооружений Большого Кавказа, вскрываются в ядрах диапировых складок Сунженского хребта и на склонах Черных гор. В центральной части прогиба майкопские отложения погружены на большую глубину. На Кавказе майкопская свита представлена преимущественно глинами. Четвертичные отложения, практически сплошным чехлом перекрывающие территорию региона, весьма разнообразны по генезису и литологическому составу.
На склонах Главного Кавказского хребта и в области передовых хребтов широким распространением пользуются коллювиальные, пролювиальные и селевые отложения, представленные дресвяно-щебнистым и глыбовым материалом с различным содержанием песчано-суглинистого заполнителя.
В полосе предгорий залегают пролювиально-делювиальные и аллювиально-пролювиальные отложения, представленные суглинками, гравием, галькой с включениями валунов. Мощность этих отложений достигает нескольких сот метров.
Северная часть территорий сложена эолово-пролювиально-делювиальными суглинками и супесями, обладающими просадочными свойствами. Лессовые породы распространены восточнее Ставропольского плато, на Закубанской равнине, на Кабардинской, Осетинской и Чеченской равнинах.
В долинах больших и малых рек повсеместно залегают аллювиальные гравийно-галечниковые отложения.
Морские и аллювиально-морские отложения связаны с побережьями Черного и Каспийского морей и представлены в основном разной крупности песчаными и галечниковыми отложениями.
Гидрогеологические условия региона весьма разнообразны. На территории Предкавказского прогиба для большей части равнинной территории характерно развитие довольно мощного горизонта грунтовых вод в четвертичных отложениях с зеркалом на глубине от 0,5 до 20 м. Минерализация грунтовых вод закономерно возрастает в направлении с запада на восток в сторону Каспийского моря, от 1 до 50 г/л. Грунтовые воды обладают сульфатной агрессивностью.
На Большом Кавказе чехол четвертичных отложений содержит поровые воды, большинство формаций содержит трещинные воды, карбонатные формации - карстовые и трещинно-карстовые воды. Гидрогеологические условия большей части территории благоприятны в инженерно-геологическом отношении.
Современные тектонические поднятия Большого Кавказа усиливают энергию экзогенных процессов, играющих большую роль в формировании рельефа.
В горной и высокогорной областях наиболее распространенными являются процессы физического выветривания с образованием сплошного шлейфа подвижных осыпей. Резко расчлененный рельеф с глубокими крутосклонными долинами и ущельями обусловливает широкое развитие здесь селевых процессов и схода лавин.
С горизонтами известковой толщи верхней юры и верхнего мела связано развитие карстовых процессов. Наибольшее распространение эти процессы имеют в районе известняковых хребтов.
Севернее области предгорий, характеризующейся сильно расчлененным рельефом с мягкими, плавными очертаниями, преобладают гравитационные процессы, в основном, оползневые.
Территория предгорных наклонных равнин, начинающаяся у подножия Черных гор, перекрыта с поверхности пролювиально-делювиальными и эолово-пролювиально-делювиальными суглинками и супесями, обладающими просадочными свойствами. Лёссовые породы в основном распространены восточнее Ставропольского плато, Осетинской и Чеченской равнинах.
Территории, подвергающиеся техногенному воздействию в результате хозяйственной деятельности человека, характеризуются развитием процессов подтопления и заболачивания.
Основными инженерно-геологическими факторами, определяющими специфику сейсмического микрорайонирования в регионе, являются:
сложное тектоническое строение, наличие активных разрывных зон, представляющих повышенную опасность для объектов строительства;
пестрое литологическое строение верхней толщи разреза и связанные с этим проблемы выбора эталонных грунтов;
развитие просадочных грунтов;
широкое распространение оползневых процессов, способных активизироваться в результате сейсмических воздействий.
2.5. Волго-Уральский регион
Волго-Уральский регион расположен в юго-восточной части Русской платформы и в тектоническом плане связан с Волго-Уральским сводом и западным крылом Уральского предгорного прогиба.
В геоморфологическом отношении территория представляет обширную денудационную равнину, образованную мозаикой многочисленных сводных структур и разделяющих их депрессий. Положительные структуры четко выражены в рельефе, подчеркивая тесную связь со структурно-тектоническим планом региона.
Денудационная равнина расчленена довольно густой сетью мелких речных долин, балок, оврагов. Глубина эрозионного расчленения достигает ста метров.
Реки региона в основном принадлежат бассейну Камы и частично Волги. Это типично равнинные реки с широкими асимметричными долинами преимущественно меридионального направления.
В геологическом строении осадочного чехла принимают участие породы палеозоя, мезозоя и кайнозоя, слагающие несколько структурных этажей.
Палеозойские отложения представлены плотными, аргеллитоподобными глинами, алевролитами, песчаниками; широко распространены карбонатные толщи. Наибольшее распространение на территории Волго-Уральского свода палеозоя имеют пермские отложения, сформировавшиеся в герцинский этап развития.
Пермские отложения в пределах Волго-Уральского региона представлены тремя формациями: галогенно-карбонатной ранней перми, карбонатно-терригенной и терригенной красноцветной поздней перми.
Галогенно-карбонатная формация ранней перми в нижней части представлена двумя типами разрезов: западным - известняково-доломитовым с подчиненными прослоями гипсов и ангидритов мощностью до 300 м и восточным - с преобладанием органогенных известняков и песчано-глинистых отложений мощностью 200 - 400 м.
В западной части Предуральского краевого прогиба рифтовые известняки переходят в песчано-глинистые отложения. В верхах разреза (кунгурский ярус) повсеместно проявляются прослои гипса и ангидрита мощностью до 80 - 100 м, галит, карналлит и другие легкорастворимые соли.
Отложения верхней перми (преимущественно татарского яруса) выходят на поверхность в пределах региона в среднем течении Волги.
Континентальная красноцветная формация татарского яруса поздней перми представлена глинами, алевролитами и песчаниками с подглинными прослоями аргиллитов, мергелей и известняков.
Мезозойские отложения представлены породами терригенной сероцветной формации средней и поздней юры и раннего мела, залегающими в виде мощной тощи (200 - 250 м), состоящей из темно-серых глин, алевролитов и песков. Отложения выходят на поверхность на территории Приволжья, а на остальной территории залегают на глубинах до 300 м.
Кайнозойская система в Поволжье сформирована терригенно-кремнистой формацией палеогена и состоит из опок, диатомитов и трепелов, переслаивающихся с кремнистыми глинами и опоковидными песчаниками. Породы формации образуют толщу мощностью 200 м, залегающую на глубине до 30 м. Диатомиты обладают свойствами, не характерными для тонкодисперсных грунтов. Так, с ростом дисперсности естественная влажность, пористость, пластичность и влагоемкость в отличие от глин не увеличиваются, а снижаются.
Четвертичные отложения представлены желто-бурыми супесями и песками различной крупности. В Нижнем Поволжье это верхнеплейстоценовые и голоценовые морские отложения, сложенные весьма характерными плотными тонкослоистыми глинами с редкими маломощными пропластками песков, которые выполняют понижения дохвалынского рельефа. Это достаточно прочные и малосжимаемые породы, в которых, однако, интенсивно проявляются процессы усадки-набухания.
В районах Казанского Поволжья покровные отложения имеют лёссовый облик и обладают просадочными свойствами, характеризующимися коэффициентом просадочности при нагрузке 0,3 МПа от 0,035 до 0,112.
В гидрогеологическом отношении для описываемого региона характерно неглубокое от поверхности залегание грунтовых вод и широкое распространение верховодки. Степень минерализации закономерно увеличивается в направлении к Азовскому и Каспийскому морям. Коэффициент фильтрации пород резко изменяется в зонах карбонатного и гипсового карста. Так, в Приуральской провинции, в зоне развития гипсового карста, приуроченного к районам приповерхностного залегания мощной гипсово-ангидритовой толщи ниженей перми, коэффициент фильтрации изменяется от 0,09 до 102,5 м/сут.
