Геологическое строение горы Тартл не является уникальным, но также благоприятствует возникновению оползней. Дело в том, что массив известняков надвинут здесь на крыло синклинальной складки, сложенной мезозойскими сланцами, песчаниками и угольными пластами. В отличие от других описанных случаев пласты здесь наклонены не вдоль склона, а внутрь горы Тартл под углом 50–65°. Поэтому оползание по напластованию здесь совершенно исключается. Массив известняков расчленен многочисленными трещинами на мелкие блоки, а в его нижней части, у основания склона, возникли мощные зоны смятия.
На рисунке видно, как крутонаклоненные вдоль склона тектонические трещины рассекают массив известняков и создают идеальные плоскости для оползания блоков, которые своими нижними частями упираются в пласты сланцев и в зоны смятия, заполненные Рыхлыми продуктами дробления. Повышенная трещиноватость известняков, способствующая интенсивному просачиванию и циркуляции грунтовых вод, явилась одной из главных причин оползания. Другой причиной была очень малая прочность слоев пород в основании склона. Подсеченный трещинами блок известняков опирался на упомянутые мягкие пласты сланцев с прослойками угля и зоны смятия с пониженной прочностью. Они выполняли роль естественного контрфорса-подпорки для вышележащих толщ. Эта "опора" не могла длительное время поддерживать тяжесть массива, подвергнутого к тому же, как это будет видно далее, глубинной ползучести. Именно с одной из этих ослабленных зон смятия и совпал нижний край отрыва оползня Франк. Относительно устойчивое состояние массива могло сохраняться неопределенно долгое время, если бы не землетрясения и деятельность людей.
В 1901 г. район испытал умеренное по силе землетрясение, которое могло привести к малозаметным деформациям склона. А вибрация, вызываемая взрывами на проходящей у подножия горы Тартл железной дороге, безусловно, способствовала потере его устойчивости.
Наконец, была главная причина, без которой возникновение оползня Франк было бы невозможно еще долгое время.
В недрах хр. Альберта производилась добыча каменного угля шахтным способом. Перед оползнем в глубине горы Тартл по простиранию пластов было пройдено 1700 м горных выработок. Ширина полых камер, заполняемых добытым углем, составляла 18–45 м. Уголь периодически вывозился, а подпорки в этих камерах-накопителях устанавливались не во всех требуемых местах. Ряд таких камер ответвлялся от ствола главного штрека на расстоянии 360 м от его устья. Добыча угля перед оползнем 29 апреля 1903 г. составляла 1000–1100 т в день. Из зоны, расположенной под оползнем, до 1903 г. была вынута 276 591 т угля. В результате освободилось пространство объемом 181 300 м, которое непосредственно под будущим оползнем Франк составило 167 240 м. Всего же из недр здесь было вынуто 396 640 м горной массы.
Таким образом, в глубине горы Тартл в основании массива известняков руками людей была создана разветвленная сеть пустот, ослабивших и без того непрочный контрфорс-подпорку, поддерживающий вышележащие толщи. Это типичный случай подрезки основания склона, способствующий потере им устойчивости. Последствия не заставили себя долго ждать. Но они оказались катастрофическими только из-за беспечности людей и, возможно, по причине малой осведомленности горноспасательной службы об оползневой опасности. Жертв наверняка могло бы не быть, и если нельзя было спасти от разрушения часть г. Франк, то времени для вывоза людей в безопасную зону предоставлялось более чем достаточно.
По показаниям очевидцев, за 6 месяцев до катастрофы появились первые зримые признаки оседания и сжатия массива известняков над выработанными в горе пустотами на всей площади будущего оползня.
За 2 месяца до 29 апреля, после очередной вывозки угля, обрушились стенки штреков. Обследование показало, что много породы обвалилось именно с западных стенок камер-накопителей, обращенных к вершине горы Тартл, а одна из стенок была подсечена на значительном расстоянии. Таким образом, в массиве известняков за много месяцев до катастрофы началось медленное движение его отдельных частей за счет постепенного сжатия шахтных стволов, штреков и других полостей. Если бы в то время в выработках установили точные приборы для измерения деформации массива, то они бы зарегистрировали его смещение и подтвердили реальность опасности его обрушения.
Перед самым оползнем произошло резкое сжатие подземных выработок. Балки-подпорки прогнулись. Бегущие шахтеры вынуждены были менять направление движения, так как проход в выработках все более суживался.
На примере оползня Франк была продемонстрирована недальновидность руководства, неозабоченность его судьбами людей, "подкапывающих" гору, нависшую над их жилищами. Обрушившаяся часть горы находилась как раз над районом крупных забоев и соответствовала ему по длине.
Обследование области отрыва оползня Франк показало, что он подготавливался длительное время, возможно еще до начала разработок угольных пластов. Вся геологическая обстановка говорила о том, что в горном массиве Альберта, поднятом и надвинутом на мягкие глинистые сланцы, происходит гравитационное расседание его вершин и склонов с образованием мощных трещин отрыва. Такие многочисленные трещины-заколы, свидетельствующие о давно начавшихся процессах отседания и глубинной ползучести, были обнаружены на северной и южной вершинах горы Тартл и между ними. Они следовали параллельно краю главного эскарпа-уступа, возвышающегося над городом. Длина этих глубоких трещин достигала 450 м. Они однозначно указывали на медленное движение Массива в сторону долины р. Кроузнест. Во время таяния снега и обильных дождей трещины превращались в своеобразные дренажные канавы, собирающие воду со склонов и проводящие ее внутрь массива, к прослойкам глинистых сланцев. Кроме того, замерзая в этих трещинах, вода расклинивала и расширяла их.
Эти естественные причины постоянного возобновления неустойчивых масс на склоне горы Тартл неустранимы, и поэтому после оползня Франк опасность для города нисколько не уменьшилась. Трудность прогноза оползней заключалась и в том, что на покрытой галечниками вершине горы трудно было находить новые скрытые трещины отрыва. К тому же оползень Франк усугубил неустойчивость склона. Он оставил без "подпорки" северную вершину горы Тартл, и она стала угрожать городу новым оползнем. Наблюдения показали, что все обнаруженные здесь после оползня Франк незначительные трещины отрыва спустя два года заметно расширились. Это говорило о продолжающемся медленном движении массива.
Добыча угля после оползня Франк была остановлена только на 4 месяца. Она возобновилась на новом месте, на 3 км южнее старого ствола шахты и оползня Франк. С 1903 по 1910 годы было добыто 620 595 т угля, и внутри горы освобожден объем 405 520 м. Конечно же это не способствовало укреплению склона. Было решено, что продолжение горных работ может вызвать новый крупный оползень с северной вершины. Предлагалось утрамбовать основание горы, установить в выработках тяжелые опоры и вынимать не более 50 % угля с последующим заполнением породой освобожденного пространства. И тем не менее развитие новых трещин-заколов в районе отрыва оползня Франк на южной и северной вершинах г. Тартл убеждало, что независимо от продолжения или прекращения подземной добычи над городом постоянно висит угроза нового крупного оползня. Поэтому было рекомендовано перенести город в более безопасное место.
В царстве святого Эльма
Из западного полушария Земли перенесемся мысленно в Европу, туда, где на 1200 км протянулась величественная горная система Альп с ее островерхими скалистыми пиками, зазубренными гребнями хребтов и долинами, выпаханными в недавнем прошлом мощными ледниками. Альпы занимают значительную часть территории семи европейских государств, в том числе Швейцарии и Италии. Широкие долины рек здесь давно обжиты, и люди все больше устремляют свои взоры к горным склонам, альпийским лугам и узким ущельям - туда, где природа еще сохранила свою первозданную красоту и где еще можно обрести покой и отдохновение. Помимо освоения природных богатств этого края, строительства высотных плотин гидроэлектростанций и промышленных предприятий, проникающих все дальше в горы, широкое развитие в Альпах получила индустрия туризма. В горах и у их подножий выросли многочисленные гостиницы, кемпинги, подъемники, рестораны, автостоянки и аэропорты. Все отчетливее выражено стремление размещать большинство жилых комплексов не в долинах, а на склонах, выше границы леса. Здесь дольше сохраняется снежный покров, а значит, увеличивается продолжительность лыжного сезона, дающего немалый доход предпринимателям.
Но надо ли говорить о том, что в теснинах гор и на их крутых склонах таится не только лавинная опасность, для предупреждения которой существуют специальные горноспасательные службы? Здесь многократно увеличивается угроза обвалов и оползней, описание которых имеется в ставших классическими работах А. Гейма и его последователей в наши дни.
И когда на башнях средневековых замков и острых шпилях древних церквей загораются огни святого Эльма, они не только воскрешают сказочное прошлое страны гномов, но и своим названием напоминают об одной из катастроф, происшедших в этом прекрасном крае.
Оползень Гольдау
Самый большой скальный оползень в Швейцарии за историческое время произошел 2 сентября 1806 г. в 16 часов 45 минут на г. Росберг. Он полностью разрушил деревни Рётен, Гольдау, Бузинген и частично Ловерц. В груды развалин было превращено 110 жилых домов. Погибло 457 человек и свыше 300 голов домашнего скота. Возможной, но не единственной причиной оползня могла быть интенсивная вырубка леса на горе Росберг, что усиливало процессы эрозии и выветривания пород на ее склонах.
Оползень Гольдау продолжил печальную летопись древних обвалов и оползней, не раз происходивших в окрестностях погибших деревень. Жители задолго до катастрофы знали о ее неизбежности. В течение почти 30 лет бытовало предсказание о том, что "когда-нибудь эта гора обвалится". Многие покинули эти места. И вот наступил роковой день.
Период 1804–1805 гг., как и начало 1806 г., в окрестностях Гольдау был очень влажным. Выпало много снега, а июль и август 1806 г. были особенно дождливыми. Пастухи и дровосеки высоко в горах наблюдали образование в почве глубоких трещин, заполненных водой и расширявшихся с каждым днем. Лес наполнился треском разрываемых древесных корней.
Около полудня 2 сентября после очередного сильного ливня в западной части горы Росберг начались первые подвижки грунта. Скальные глыбы срывались со склона и скатывались вниз. В 14 часов раздался сильный грохот и над окрестностями поднялись небольшие облака пыли. В 16 часов 30 минут от Штейнеберкфлю, что на восточном обрыве горы Росберг, оторвался особенно большой скальный блок, и восточный край главной трещины оползня медленно открылся для обозрения. Через несколько минут сильный грохот вновь потряс окрестности, зашатались деревья, над лесом взметнулись стаи птиц. Вершина горы Росберг ожила. Скальные блоки вместе с лесными полосами надвигались друг на друга. Скорость движения быстро увеличивалась. И вот с 1,5-километровой высоты на обреченные деревни со страшным грохотом обрушился каменный водопад, сопровождаемый облаком темно-коричневой пыли. Упругая воздушная волна, двигавшаяся впереди оползня, выкорчевывала деревья, поднимала над землей дома и людей и отбрасывала их далеко вперед, прежде чем они были настигнуты и завалены каменными глыбами. Но многих из них удар воздушной волны спас от гибели, выбросив за пределы досягаемости оползня. Его левый язык достиг оз. Ловерц. Вода вышла из берегов, и началось наводнение.
Н. В. Поггенполь пишет, что это была не простая подпруда. Озеро Ловерц, "выброшенное из берегов, образовало волну в 70 футов (около 21 м. - В. X.) высоты, разрушило остальную часть долины и частью вылилось в Фирвальдштетское озеро".
Горный оползень Гольдау представлял собой отрыв громадной скальной плиты, сложенной из нескольких пластин нагельфлю - породы, состоящей из плотносцементированных конгломератов. Длина плиты составляла 2 км, ширина - 250 м и толщина-60-100 м. Объем оползня был определен А. Геймом в 35–40 млн. м. Плита нагельфлю сорвалась с горы Росберг, соскользнув по мокрой поверхности пластов мергеля. Гладкая плоскость скольжения, наклоненная под углом 20° в сторону долины, обнажилась и была доступна наблюдению на протяжении около 1450 м, от высоты 1300 до 900 м над уровнем моря. Двигаясь, плита нагельфлю раздробилась, и ее обломки покрыли территорию шириной до 3,2 км, охватив подножие горы Росберг. При этом можно предполагать, что оползень Гольдау совершил гигантский прыжок с обрыва, находившегося на его пути на отметке 510 м, поскольку у подножия этого обрыва нет оползневых отложений. Они расположились ниже, на пологом склоне, пересекли долину и, завалив оз. Ловерц, поднялись на противоположный склон на высоту 60-100 м.
Длина пути оползня не менее 4,9 км. Его суммарная площадь, по расчетам А. Гейма, - 6,3 км, по другим данным, она достигает 20 км. На поверхности оползня возникло 12 озер.
Прошли годы. Люди забыли о происшедшей катастрофе. Застывшие каменные волны оползня поросли молодым лесом. Пологие части оползня распаханы. Его поверхность пересечена Готхардской шоссейной дорогой. У подножия горы Росберг на обвально-оползневых отложениях построен большой вокзал, и вновь возродилась деревня Гольдау.
Между тем изучение А. Геймом вершины горы Росберг показало, что ниша отрыва оползня Гольдау является продолжением поверхности скольжения его более древнего предшественника. Широко развитые здесь тектонические трещины в конгломератах нагельфлю и мергелях значительно облегчают проникновение атмосферных вод в толщу пород, отрыв и оползание скальных блоков, что и произошло 2 сентября 1806 г. Поэтому возникновение здесь в будущем крупных блочных оползней не исключается. Опасность представляют даже щебневые отложения, накапливающиеся на склоне. Один из таких щебневых оползней-обвалов возник на горе Хирцли.
На ее склоне, на высоте от 500 до 650 м, над деревней Билтен скопилось слишком много старого, поросшего лесом оползневого щебня в выемке на горном карнизе, сложенном мергелями и нагельфлю. Щебень, таким образом, лежал в своеобразном лотке, днище которого при увлажнении становилось скользким. В феврале 1868 г. с Хирцли обрушилась необыкновенно большая снежная лавина, накрыла лоток со щебнем и осталась лежать на нем. Весной вода растаявшей лавины насквозь промочила щебень, и он начал скользить, а в апреле сорвался с карниза. 200 тыс. м глыб нагельфлю и более мелких обломков ринулись вниз, на деревню Билтен. И она неминуемо была бы уничтожена, если бы путь обвалу не преградил ухоженный лесок. Деревья приняли на себя удар многотонных глыб, сдержали их, и только мутный коричневый поток жидкой грязи прорвался через лес и достиг деревушки, повергнув ее жителей в ужас и смятение.
Геологический разрез склона в районе оползня Эльм (по Е. Буссу и А. Гейму, 1881): 1 - сланцы; 2 - известняки; 3 - грифельные сланцы; 4 - досчатые сланцы; 5 - обрушившаяся часть склона;
6 - обвальные массы
Оползень Эльм
11 сентября 1881 г. жители швейцарского селения Эльм, раскинувшегося в Гларнских Альпах, пережили трагедию, надолго оставшуюся в памяти потомков.
Стояла сухая, безветренная погода. День был уже на исходе, и, казалось, ничто не предвещало катастрофы. Внезапно раздался страшный грохот, огласивший долину Унтерталь и ее окрестности. Воздушный смерч поднял высоко над землей дома, деревья и людей, отбросил их на сотни метров, и, прежде чем оставшиеся в живых оглушенные и обезумевшие от страха жители пришли в себя, их настиг каменный 40-метровый вал, ставший для них братской могилой. Тот, кто наблюдал за происходящим со стороны или по воле судьбы был отброшен воздушной волной за пределы досягаемости стремительно летящих глыб, мог только оплакивать погибших, не будучи в силах помочь им, да и вряд ли погребенные нуждались в помощи. Под ударом и тяжестью обрушившихся скальных масс едва ли могло уцелеть хоть одно живое существо.
Вот показания очевидцев, собранные Н. В. Поггенполем: "Вначале опустился в долину поток земли и камней, который не причинил, однако, несчастий, ибо жители успели спастись из той части деревни, которой угрожала наибольшая опасность. Из домов стали поспешно выносить имущество. Но вот обрушился с горы второй - больший - поток и, сметая все на своем пути, проник глубоко в долину. Паника овладела всеми. Уже несколько жертв лежало под развалинами. Жители, объятые ужасом, покидали деревню и бежали к выходу в ущелье Сернфы. Но настоящая катастрофа разразилась после вторжения второго потока. Настали минуты страшного ожидания. Еще не успело вполне рассеяться облако, поднятое обвалом, как внезапно раздался ужасный треск над каменоломнями Чингель-берга. В то же мгновение широкая трещина разорвала гору; склон ее задрожал, затем, точно приподнятый сверхъестественной силой, наклонился и грянул в равнину. Огромное облако черной пыли затмило солнечный свет. Внутри его свистели падавшие скалы. Среди страшного грома вся деревня обратилась в груду развалин, и над всей долиной пронесся смертоносный каменный ураган. Под обломками, среди внезапно наступившей ночи, главная масса обвала давила все на своем пути, уносила и подбрасывала дома и толстой стеной перегородила течение Сернфы. Тогда наступило второе несчастье: что чудом уцелело от камней, уносилось и разрушалось выступившей из берегов рекой. После дикого гула обвала воцарилась мертвая тишина. Погибло 200 человек" (с. 19–20).
Что же произошло в Эльме?