Массовое истощение , которое является синонимом «разрушения на склоне», представляет собой разрушение и движение вниз по склону породы или неуплотненных материалов в ответ на гравитацию. Термин «оползень» является почти синонимом массового истощения, но не совсем, потому что некоторые люди оставляют за собой «оползень» для относительно быстрых разрушений склонов, в то время как другие этого не делают. Из-за этой неоднозначности мы будем избегать использования «оползня» в этом учебнике.
Факторы, контролирующие устойчивость склона
Массовое истощение происходит потому, что тектонические процессы вызвали подъем породы. Эрозия, вызванная гравитацией, является неизбежной реакцией на это поднятие, и различные типы эрозии, включая массовое истощение, создали склоны в приподнятых областях. Устойчивость склона в конечном итоге определяется двумя факторами: углом склона и прочностью материалов на нем.
Как уже отмечалось, склоны создаются поднятием с последующей эрозией. В районах с относительно недавним поднятием (например, в большей части Британской Колумбии и западной части Альберты) склоны, как правило, довольно крутые.
Это особенно верно там, где оледенение имело место, потому что ледники в гористой местности создают крутые долины. В районах без недавнего поднятия (например, в центральной части Канады) склоны менее крутые, потому что сотни миллионов лет эрозии (включая массовые потери) сделали их такими.
Однако, как мы увидим, некоторые массовые потери могут происходить даже на относительно пологих склонах.
Прочность материалов на склонах может варьироваться в широких пределах. Твердые породы имеют тенденцию быть сильными, но существует очень широкий диапазон прочности породы.
Если мы рассмотрим только прочность пород и проигнорируем такие вопросы, как трещиноватость и расслоение, то большинство кристаллических пород, таких как гранит, базальт или гнейс, очень прочные, в то время как некоторые метаморфические породы, такие как сланцы, умеренно прочны.
Осадочные породы имеют переменную прочность. Долостон и некоторые известняки сильные, большинство песчаников и конгломератов умеренно сильны, а некоторые песчаники и все аргиллиты довольно слабые.
Трещины, метаморфическое слоение или подстилка могут значительно снизить прочность массива горных пород, и в контексте массового истощения это наиболее важно, если плоскости слабости параллельны склону, и наименее критично, если они перпендикулярны склону.
Внутренние изменения в составе и структуре горных пород могут существенно повлиять на их прочность. Например, сланцы могут иметь слои, богатые слоистыми силикатами (слюда или хлорит), и они, как правило, будут слабее, чем другие слои.
Некоторые минералы имеют тенденцию быть более восприимчивыми к атмосферным воздействиям, чем другие, а выветренные продукты обычно довольно слабы (например, глина, образованная из полевого шпата).
Сторона Пика Джонсона, которая провалилась в 1965 году (Слайд Хоуп), состоит из хлоритового сланца (метаморфизованного базальта морского дна), внутри которого имеются пороги, несущие полевой шпат.
Слоение и пороги параллельны крутому склону. Сланец относительно слабый с самого начала, и полевой шпат в подоконниках, который был превращен в глину, делает его еще слабее.
Неконсолидированные осадки, как правило, слабее, чем осадочные породы, потому что они не цементированы и, в большинстве случаев, не были значительно сжаты вышележащими материалами.
Это связующее свойство осадка иногда называют сцеплением.
Песок и ил имеют тенденцию быть особенно слабыми, глина, как правило, немного сильнее, а песок, смешанный с глиной, может быть еще прочнее.
Отложения, которые составляют утесы в Point Grey в Ванкувере, включают песок, ил и глину, покрытые песком. Более мелкие отложения относительно сильны (они сохраняют крутой уклон), в то время как вышележащий песок относительно слабый и имеет более мелкий уклон.
Ледниковый слой - обычно смесь глины, ила, песка, гравия и крупных обломков - образует и сжимается под ледяным льдом от десятков до тысяч метров, поэтому он может быть таким же прочным, как некоторые осадочные породы.
Помимо типа материала на склоне, количество воды, которое содержит материал, является наиболее важным фактором, контролирующим его прочность.
Это особенно верно для неуплотненных материалов, но это также относится и к телам породы. Зернистые отложения, такие как песок в Пойнт Грей, имеют много промежутков между зернами.
Эти промежутки могут быть абсолютно сухими (заполненными только воздухом), или влажными (часто это означает, что некоторые пространства заполнены водой, у некоторых зерен есть пленка воды вокруг них, и небольшие количества воды присутствуют там, где зерна касаются друг друга), или полностью насыщенный.
Неконсолидированные осадки имеют тенденцию быть наиболее сильными, когда они влажные, потому что небольшое количество воды на границах зерен удерживает зерна вместе с поверхностным натяжением.
Сухие отложения удерживаются вместе только трением между зернами, и, если они хорошо отсортированы или хорошо округлены, или и то и другое, то сцепление слабое.
Насыщенные отложения, как правило, самые слабые из всех, потому что большое количество воды фактически раздвигает зерна, уменьшая трение между зернами. Это особенно верно, если вода находится под давлением.
Вода также снижает прочность твердой породы, особенно если она имеет трещины, плоскость залегания или глинистые зоны. Этот эффект еще более значим, когда вода находится под давлением, поэтому вы часто будете видеть отверстия, пробуренные в скалах на выемках на дорогах, чтобы сбросить это давление.
Одна из гипотез, выдвинутых для объяснения Слайда Надежды 1965 года, заключается в том, что очень холодные условия этой зимы привели к замерзанию небольших источников в нижней части склона, препятствующих вытеканию воды.
Вполне возможно, что давление воды постепенно нарастает внутри склона, ослабляя горную массу до такой степени, что прочность на сдвиг не будет больше, чем сила сдвига.
Вода также оказывает особое влияние на глинистые материалы. Все глинистые минералы будут поглощать немного воды, и это снижает их прочность.
В смектитовые глины (например, бентонит) может поглощать большое количество воды, и что вода толкает листы друг от друга на молекулярном уровне и делает минеральную выпуклость. Смектит, который расширился таким образом, почти не имеет силы; это очень скользко.
И, наконец, вода может значительно увеличить массу материала на склоне, что увеличивает гравитационную силу, толкающую его вниз. Тело осадка, которое имеет пористость 25% и насыщено водой, весит примерно на 13% больше, чем когда оно полностью высохло, поэтому сила гравитационного сдвига также на 13% выше.
