30 мая 2010 года в столице Гватемалы трёхэтажное здание текстильной фабрики исчезло за несколько секунд. Не сгорело, не было снесено бульдозером, не уехало в неизвестном направлении. Его просто проглотила земля - с помощью почти идеально круглой ямы 20 метров в диаметре и около 90 метров глубиной.
Внутри дома был ночной охранник. И самое интересное в этой истории — даже не размер ямы. А то, что её причина была понятна геологам задолго до обрушения. Просто этим знанием никто не воспользовался.
Колодец, который земля выкапывает себе сама
Сначала немного определений, без которых дальше будет непонятно. Карст — это процесс, при котором подземные воды растворяют легкорастворимые породы: известняк, доломит, гипс, каменную соль. Веками вода грызёт камень и оставляет под землёй пустоты. Иногда крошечные. Иногда размером с огромный дом.
Карстовая воронка — это место, где крыша такой пустоты однажды не выдержала и обрушилась.
Рядом с карстом часто фиксируют еще два процесса.
Суффозия — вода не растворяет породу, а вымывает из грунта мелкие частицы, как из куска пирога медленно высыпают сахар.
Техногенный провал — когда пустоту оставил сам человек: старая шахта, лопнувшая труба, заброшенный коллектор. В новостях всё подряд называют «карстовой воронкой». Каждый геолог в этот момент слегка вздрагивает и разводит плечами.
Кстати, строго говоря, та самая воронка из Гватемалы геологически это другая история, хоть и выглядит как идеальный карст по учебнику.
Гватемала-Сити стоит не на известняке, а на сотнях метров рыхлой вулканической пемзы. Вода не растворяла породу, а вымывала её, как песок из песочных часов — геологи называют это «псевдокарст». Ну а текущие канализационные трубы, тропический шторм и извержение вулкана Пакайя (пепел которого забил городские ливнёвки) все вместе усугубили ситуацию - вот воронка и рухнула.
Почему такие дыры почти всегда круглые
Воронки поражают одной деталью: они выглядят так, будто их прорезал гигантский циркуль. Никакого циркуля, конечно, нет. Просто нагрузка сверху распределяется вокруг подземной пустоты равномерно, и обрушение идёт к её центру. Если грунт более или менее однородный, стенки рушатся почти вертикально. Вот и получается практически цилиндрическая шахта.
Настоящая пустота под землёй обычно шире, чем отверстие сверхрай, а тонкий нависающий слой. Это как проверять ботинком лёд в конце марта. Луу. И тут самое опасное - наступать на край воронки. Потому что это совсем не кчше держаться от всего этого подальше.
Россия: где карст ближе к человек
У нас провалы не открываются неожиданно, как страшилка из новостей в той же Гватемале. Все такие проблемы изучают заранее, фиксируют и они работают в формате штатных инженерных задач. Поэтому - никакой паники!
Карстующиеся породы широко распространены по стране: особенно «нагружены» Урал, Поволжье, Пермский край, Нижегородская и Архангельская области, Башкортостан. В этих регионах карст это реальный фактор, который нужно учитывать при строительстве.
Башкортостан, пожалуй, самый яркий пример такого региона. Карстующиеся породы — гипсы, известняки, доломиты, ангидриты — занимают более 30% территории республики.
В районах развития карста живёт примерно 40% городского населения и 20% сельского. Раз в 6 лет в регионе фиксируют аномально крупные провалы — диаметром 15–40 метров и глубиной больше двадцати.
По словам директора Института геологии Уфимского научного центра РАН Сергея Ковалёва, в зоне карстовых процессов находится почти вся столица республики. Только в южной части города геологи насчитали более пяти тысяч воронок — на карте они выглядят, как оспины на теле города. Озеро Солдатское посреди жилого района — тоже бывший карстовый провал, просто очень старый.
Кто на самом деле «копает яму»
Вода капля за каплей растворяет гипс, известняк и соль, выносит песок, меняет давление под землёй. А потом в один день крыша над пустотой обрушивается вниз.
В карстовых провалах принято винить людей и указывать на техногенный фактор. Но, на самом деле, человек не создаёт карст с нуля, а просто добавляет ему скорости. Протекающая труба под домом — это искусственная подземная река, которая годами льёт воду в одну и ту же точку. Откачка подземных вод меняет уровень и направление потоков: своды теряют поддержку, а вода начинает выносить частицы туда, куда раньше не выносила. Вибрация от транспорта добивает ослабленный свод.
Старые шахты и коллекторы — отдельная история, где карст вообще ни при чём, но дыра в земле всё равно получится.
Можно ли заметить яму до того, как в неё упал
Геологи отвечают на этот вопрос с подкупающей честностью: точно узнать о появлении ямы заранее и предсказать провал нельзя. День и место конкретного обрушения не предскажет ни один прибор. А вот зоны риска изучить заранее и нанести на карту можно. Выявить ключевые опасные участки.
Ну и невооруженным глазом можно многое увидеть незадолго до катастрофы. Это так называемые «симптомы» земли. Блюдцеобразные углубления, растущие за сутки. Кольцевые трещины на асфальте, расходящиеся паутиной вокруг небольшой зоны. Перекошенные дверные и оконные проёмы в относительно новом доме. Просевшие колодцы и люки. Внезапно изменившаяся линия стока воды во дворе.
Если что-то из этого появилось — звонить лучше не в управляющую компанию и МЧС. И не подходить к самому краю просадки: кромка может обрушиться без всякого предупреждения.
А вот что точно делать нельзя — это засыпать свежий провал строительным мусором, «чтобы не мешал» - а так, к сожалению, иногда и делается. Но под мусором ничего не закроется. Подземная пустота продолжит расти. Просто следующий провал получится больше.
Хорошая новость в том, что карст вполне подвержен законам механики. Воду, конечно, нельзя уговорить не растворять гипс. Но можно не строить вслепую, не игнорировать текущие трубы и не относиться к геологии как к скучной строчке в смете. Земля редко проглатывает дом без причины. Чаще причина была под ногами годами — просто мы ходили по ней слишком уверенно.