Катастрофы: неистовая Земля

Движение грунтовых вод всегда служит помехой при строительстве домов или дорог, сколь бы ни были эффективны дренажные сооружения. Подтверждение этого можно видеть на бесчисленных примерах. В августе 1910 г. три карстовые воронки диаметром более 15 м частично поглотили четыре здания в городе Стонтон (штат Виргиния). В течение 1950 г. на дорогах в центре города Бридженд в Уэльсе возникла серия провалов. В 1965 г. в городе Каслберри (штат Флорида) в результате образования карстовой воронки диаметром 24 м был разрушен один дом, а еще три повреждены. В январе 1964 г. после периода особо сильных дождей карстовая воронка глубиной 30 м разверзлась под домом в городе Фармингтон, штат Нью-Мексико; чтобы ее засыпать, понадобилось 300 грузовиков щебня. Все перечисленные случаи явились следствием обрушения осадков в трещины и полости, развитые в известняках; существование таких камер предсказать затруднительно.

Несколько отличается случай, происшедший в городе Акрон (штат Огайо) в 1969 г. Часть фундамента двухэтажного универсального магазина была установлена на мягкой глине и алевритах, заполнявших погребенную карстовую воронку. Эта воронка не обрушилась, однако глина настолько уплотнилась и осела, что здание, остальная часть которого стояла на твердом известняке, искривилось и упало; при этом 10 человек было ранено и один убит. Очевидно, при инженерно-геологических изысканиях перед сооружением магазина скважины бурили на недостаточно малых расстояниях друг от друга, поэтому карстовая воронка была пропущена. Впоследствии это здание было восстановлено, но уже на бетонном ростверке.

Из всех известных случаев проседания, вызванных воздействием человека на природу, самое крупное и самое трагическое произошло на золотых приисках в Южной Африке. Широкая долина Вандерфонтейн лежит в низине на востоке района Ранд (в окрестностях Иоганнесбурга). Ее поперечные размеры составляют 8—16 км. Добыча золота — одна из главных отраслей промышленности в районе Ранд. В настоящее время эти месторождения дают примерно 4/5 мировой добычи самородного золота, и самые богатые золотые прииски находятся в долине Вандерфонтейн. В долине вокруг приисков живет около 150 000 человек. Хотя первая горная выработка была пройдена здесь только в 1938 г., сейчас на приисках в Карлтонвилле достигнута рекордная глубина — 3,8 км.

Залежи золота встречаются здесь в маломощных пропластках кварцита и концентрируются в нижнедокембрийской осадочной серии Витватерсранд, представленной главным образом кварцитами и сланцами. Основные золотоносные рудные тела залегают на глубине 900 м. Они несогласно перекрываются верхнедокем-брийскими породами, которые начинаются маломощным горизонтом "кварцитов Блэк-Риф; выше залегает доломитовая толща мощностью до 1200 м, сложенная массивными доломитовыми известняками с прослоями кремнистых сланцев. Затем следуют сланцы серии Претория, кварциты и лавы. Все эти отложения падают на юг под углом 6—12 и выходят на поверхность, ориентируясь параллельно долине. Доломиты подстилают большую часть долины, породы серии Претория обнажаются южнее (на холмах), а кварциты Блэк-Риф наблюдаются севернее. Поверх всех^этих слоев залегают песчаники, сланцы и каменные угли серии Кару, которые большей частью эродированы и присутствуют в виде отдельных островков. Наиболее молодыми отложениями района являются разнообразные пески и галечники четвертичного возраста.

Доломиты редко выходят на поверхность, будучи перекрыты слоем неконсолидированных осадков, мощность которых редко бывает меньше 10 м, обычно она превышает 100 м, а местами составляет 150 м и более. Эти отложения представлены четвертичными песками и галечниками, а также продуктами выветривания пород серии Кару и доломитовой толщи, содержащими главным образом обломки кремнистых сланцев и сопутствующих им песчаников, глин и марганцевых окислов. Другой важной чертой геологического строения является наличие вертикальных сиенитовых даек мощностью 30–60 м, которые ориентированы в меридиональном направлении поперек долины.

С гидрогеологической точки зрения долина Вандерфонтейн представляется уникальной. Поверхностный сток направлен на запад, однако доломиты являются чрезвычайно проницаемыми водоносными горизонтами и определяют интенсивное движение грунтовых вод. Кососекущие сиенитовые дайки разбивают доломитовую толщу на независимые в гидрогеологическом отношении блоки. Грунтовые воды накапливаются внутри каждого из этих блоков и выходят на земную поверхность вдоль границ даек в виде источников, называемых в этой местности «глазками». Огромные количества воды, скапливающиеся в доломитах, постоянно затрудняли добычу золота из подстилающих толщ. В течение многих лет в рудниках велись работы по откачке, чтобы поддерживать стабильный уровень поступающих вод. Но с 50-х годов перешли к полному обезвоживанию доломитов, т. е. к выкачиванию из них всей воды. Водонепроницаемость сиенитовых даек позволяет независимо обезвоживать каждый блок пород. За время этих работ произошли следующие события.