VI. ГЕОЭКОЛОГИЯ

Экологическое состояние. Территория РТ расположена на стыке зон тайги, лиственных лесов и лесостепи. Таежная зона занимает северную часть Западного Предкамья, Восточное Предкамье. Зона лиственных лесов располагается на юге Западного Предкамья, севере Предволжья и Закамья. Южная часть Предволжья и большая часть Закамья относится к лесостепи. Однако в настоящее время естественные ландшафты практически заменены на природно-антропогенные и антропогенные. Природные ландшафты сохранились на небольших площадях и проведение границ природных зон основано в основном на данных по почвам как наиболее консервативного элемента окружающей среды.

Деятельность человека заметно изменила современный рельеф, особенно в районах крупных городов. Важнейшей задачей является реализация мер, необходимых для сокращения отрицательного влияния антропогенного фактора на рельефообразующие экзодинамические процессы.

Неблагоприятное экологическое состояние характерно для рек РТ, в которые ежегодно сбрасывается 0,5–0,75 км³ неочищенных или не полностью очищенных вод, что составляет половину объема водопотребления. Основными загрязнителями поверхностных вод являются: нитраты, аммонийный азот, фосфор, тяжелые металлы. Наибольший рост минерализации за счет увеличения концентрации сульфатов и хлоридов наблюдается на реках Зай, Ик, Шешма, Тойма, Казанка, Мензеля. Наименее загрязнены реки Западного Закамья.

В последние десятилетия под влиянием плоскостной и овражной эрозии, загрязнения тяжелыми металлами, пестицидами, ядохимикатами значительное преобразование испытал почвенный покров территории РТ. В среднем ежегодно с 1 га пашни смывается 5-22 тонн самого плодородного гумусового слоя. Наиболее активно этот процесс развивается в Предкамье, где местами доля смытых почв достигает 70-75 %. Наименьший смыв почв происходит в Западном Закамье. Общий ежегодный смыв почв с пахотных земель РТ достигает 15 млн. т. Значительную трансформацию на территории РТ испытал растительный покров. Если в конце XVIII века леса занимали не менее 50 % площади РТ, то сейчас только 16 % (приложение 13).

Экзогенные процессы. Формы рельефа, созданные взаимодействием эндо- и экзогенных процессов, осложнены комплексом малых форм, образованных различными экзогенными процессами.

Эрозия временных потоков. Временные русловые потоки создали густую овражно-балочную сеть. Особенно сильно расчленены оврагами и балками высокие крутые склоны долин Волги, Камы и Вятки. Средние годовые скорости роста оврагов измеряются дециметрами или немногими метрами. Значительное развитие на всей территории РТ имеет эрозия временных потоков (плоскостной смыв). Отчетливо выделяются две категории склонов, подверженных в настоящее время смыванию. Во-первых, это крутые обнаженные преимущественно осыпные склоны с углами более 30-35⁰. В результате смыва в основании крутого склона образуется делювий, смешивающийся с продуктами осыпания. Во-вторых, эрозия развивается на пологих (1-7⁰) склонах долин и водоразделов, естественный растительный покров которых уничтожен в результате распашки. В настоящее время почвенная эрозия поражает почти четверть территории РТ. Как и овражная эрозия, она особенно интенсивна в Предкамье и Предволжье.

Склоновые гравитационные процессы. На склонах под действием силы тяжести протекают процессы обваливания и осыпания, оползания, солифлюкции. Процессы обваливания и осыпания характерны для наиболее крутых (более 34-37⁰) склонов. К ним относятся подмываемые склоны речных долин, оврагов и балок, абразионные берега водохранилищ и озер, склоны свежих карстовых провалов. Интенсивность процессов зависит от крутизны склонов, состава слагающих их пород и экспозиции. Более широкому распространению этих процессов способствовала деятельность человека, создавшего водохранилища и вызвавшего образование овражной сети. Интенсивность развития оползневых процессов определяется, прежде всего, геолого-геоморфологическими и гидрогеологическими условиями. Обычно оползни развиваются на склонах крутизной 7-30⁰. Самая сильная оползневая деятельность характерна для юга Предволжья, сложенного глинами нижнего мела, содержащими в песчаных прослоях ряд водоносных горизонтов. Интенсивно оползни развиваются в глинисто–мергельных породах верхней юры и перми, в песчано-глинистых породах плиоцена и плейстоцена. Самые крупные активные оползни характерны для высоких подмываемых склонов долины р. Волга ниже г. Тетюши, а также для рек Кама и Вятка. Оползни нередко создают угрозу населенным пунктам, путям сообщения, нефтегазопроводам. Солифлюкция очень интенсивно развивалась в перигляциальном климате ледниковых эпох. Совместно с плоскостной эрозией солифлюкция повсеместно создала пологие склоны с мощными делювиально-солифлюкционными шлейфами. Она особенно интенсивна на склонах северной и восточной экспозиций, в связи с чем сформировалась резко выраженная инсоляционная асимметрия склонов многочисленных малых долин.

Карст. На территории РТ карстовые процессы получили значительное развитие. Распространение карста определяется, в основном, геологическими условиями. Карст связан с развитием в зоне активного водообмена сульфатно-карбонатных пород нижней перми и казанского яруса. Эти породы попадают в указанную зону лишь в антиклинальных поднятиях пластов, в пределах тектонических прогибов они лежат ниже зоны активного водообмена. Поэтому вполне закономерна связь областей развития карста с крупными антиклинальными структурами. Выделяются три карстовые области: западная, юго-восточная и северо-восточная.

Западная область охватывает долину Волги выше г. Тетюши и прилегающие части возвышенностей Предволжья и Западного Предкамья. Растворению подвергаются известняки, доломиты и гипсы казанского яруса. Карстовые формы представлены преимущественно воронками глубиной до 15-20 м. Особенно много карстовых форм в районе Сюкеево и Камского Устья, где насчитывается до 120 воронок на квадратный километр. Здесь же известны две карстовые пещеры в гипсах – Сюкеевская и Юрьевская. Длина каждой из них не более 300 м. На песчаных аллювиальных террасах Волги в Приказанском районе находятся карстовые озера (Раифское, Ильинское, Глубокое, Ковалинское), происхождение которых связано с вмыванием песков в карстовые полости в пермской толще. Этот процесс получил название карстово-суффозионного. В различных местах, в том числе на территории Казани, провалы происходят и в настоящее время.

Юго-восточная область расположена в пределах Южно-Татарского свода, к которому приурочена Бугульминская возвышенность. Карстованию подвержены карбонатно-сульфатные породы нижнеказанского подъяруса и нижней перми, слагающие сводовые части тектонических валов и брахиантиклиналей. Карстовые воронки встречаются в долинах рек Ик, Зай, Шешма, в верхнем течении р. Мензеля. В 1939 г. на правобережье р. Зай образовался карстовый провал-шахта глубиной 52 м (Акташский провал).

Северо-восточная область охватывает правобережье и левобережье Камы выше устья Вятки. Карстовые воронки отмечены в долине р. Салауш и в низовьях р. Ик. Выщелачиванию подвергаются карбонатно-сульфатные породы нижней перми и нижнеказанского подъяруса. В плиоцене во время формирования глубоких палеодолин карст развивался более интенсивно, т. к. зона активного водообмена захватывала больше стратонов.

Суффозионные процессы связаны с выносом тонкозернистого материала подповерхностными водами. Суффозия широко распространена, хотя уступает по своему геоморфологическому эффекту карстовым процессам. Основными разновидностями являются суффозия подземных вод и суффозия талых и дождевых вод, проникающих в четвертичные глины и суглинки по трещинам высыхания и промерзания.

Просадки в лессовидных суглинках наблюдаются на высоких речных террасах Волги, Камы и других рек, в нижних частях пологих склонов долин, где развиты плейстоценовые суглинки. Лессовидные суглинки обладают высокой пористостью. При естественном или искусственном увлажнении карбонат кальция, находящийся в суглинках, растворяется, суглинки уплотняются и дают просадки. Образуются округлые понижения диаметром до 50-150 м, глубиной 1- 5 м, нередко заболоченные или занятые небольшими пересыхающими озерами. Таких просадочных форм очень много на высоких террасах Волги и Камы. Интенсивность просадок возрастает в условиях городского строительства из–за усиления фильтрации из котлованов и траншей, утечки из водопроводов, интенсивного полива газонов и др.

Эоловые процессы. Дефляция (ветровая эрозия) играет намного меньшую рельефообразующую роль, чем эрозия водная. В доагрикультурное время она ограничивалась песчаными отмелями рек и крутыми песчано-суглинистыми обнаженными склонами. В конце эоплейстоцена и начале раннего неоплейстоцена в условиях сухого климата на аккумулятивных плиоценовых равнинах происходило перевеивание мелкозема и формирование покровных суглинков. В сухом холодном климате неоплейстоцена на всех песчаных террасах Волги, Камы, Вятки происходило образование эолового дюнного рельефа, особенно хорошо выраженного в районе Казани, а также близ сел Займище, Боровое Матюшино, Саралы, Болгары. Максимальная высота отдельных дюн достигает 15 м. Современный гумидный климат и сомкнутый растительный покров неблагоприятны для развития эоловых процессов.

Дюнный рельеф закреплен сосновыми лесами и только там, где человек уничтожает эту защиту, пески вновь приходят в движение. Земледельческая деятельность человека значительно стимулировала дефляцию - выдувание ветром почвенного мелкозема. Дефляция особенно интенсивна на пахотных землях при весенне-летних засухах, когда ослабевает водная эрозия. В целом же дефляция наносит землям РТ значительно меньший ущерб и играет намного меньшую рельефообразующую роль, чем эрозия водная.

Мерзлотные процессы связаны с сезонным промерзанием и оттаиванием почвы и грунта. Они не играют значительной роли в рельефообразовании. Максимальная глубина промерзания почвы на территории РТ составляет 90-165 см. С сезонным промерзанием и оттаиванием почвы и грунта связаны процессы морозного выветривания, образование неглубоких (до 1 м) морозобойных трещин, слабо выраженное течение оттаивающего грунта. Несравненно большее значение мерзлотные процессы имели в перигляциальном климате. Сильное морозное выветривание служило источником больших масс суглинисто-щебневого криоэлювия, подвергавшегося затем воздействию различных процессов, прежде всего солифлюкции и смывания.

Береговые процессы получили развитие после создания Куйбышевского и Нижнекамского водохранилищ. К этим процессам относятся абразия и аккумуляция в береговой зоне. Абразионные берега характерны для большей части правобережья Куйбышевского водохранилища. Они состоят из абразионной площадки, ширина которой при нормальном уровне водохранилища может достигать нескольких десятков метров, и крутого абразионного уступа. Под действием волнового прибоя абразионная площадка расширяется, уступ отступает путем обваливания, осыпания, оползания. Абразии благоприятствуют значительные глубины у правого берега, препятствует большая стойкость известняков казанского яруса. На Нижнекамском водохранилище вследствие его меньших размеров, глубин и продолжительности функционирования переработка берегов не столь значительна. Абразионная переработка берегов была особенно сильной в первые годы после создания водохранилищ. Затем по мере расширения абразионной площадки, гасящей энергию волн, интенсивность процесса уменьшается. На мелководьях, преимущественно левобережных, господствуют процессы аккумуляции наносов различного происхождения.

Антропогенное рельефообразование. Человек создал на территории РТ разнообразный комплекс форм рельефа - поверхностных и подземных, положительных и отрицательных. Среди них наиболее значительны по размерам отрицательные формы рельефа. Это, прежде всего, карьеры для добычи разных полезных ископаемых - известняка, песка и гравия, глин. Глубина многих из них измеряется десятками метров, площади - десятками гектаров. К положительным формам можно отнести насыпи, плотины, дамбы, отвалы у карьеров. Рельеф Казани сильно изменен насыпными грунтами. К подземным антропогенным формам относятся штольни, туннели Казанского метро. Например, густая сеть штолен общей длиной более 100 км создана на Камско-Устьинском месторождении гипса на правом берегу Волги. Не менее столетия функционировали штольни для добычи известняка на правом склоне долины Волги у с. Печищи. Значительно косвенное влияние деятельности человека на рельефообразующие процессы и рельеф, происходящее из-за изменений природного ландшафта (уничтожение естественной растительности, распашка земель, создание водохранилищ).

Сейсмичность. Территория РТ расположена в восточной части Восточно-Европейской платформы и характер здесь сейсмических проявлений в целом является типичным для всего региона. Из–за небольшого числа сейсмических станций на огромной территории платформы и относительно невысокой сейсмической активности, она на сегодняшний день представляет «белое пятно» на мировой карте изученности направленности тектонических напряжений в литосфере Земли. Здесь происходят и регистрируются три типа землетрясений - тектонические, карстовые и обвальные (оползневые). Из них первые более мощны по энергии.

Имеется небольшое количество исторических событий для территории РТ, которые относятся преимущественно к тектоническим. Прежде всего это три землетрясения в районе Казани (1845, 1865 и 1909 гг.), землетрясение в районе Елабуги (1851 г.) и землетрясение южнее нынешнего Альметьевска (1914 г.) Магнитуды их оценены в пределах 3–5. В последние десятилетия на востоке РТ происходили 5–6-балльные землетрясения в районе г. Альметьевск (три толчка в 1986 г. и один толчок в 1990 г.), один – в районе г. Заинск (1988 г.) и два толчка – в районе г. Елабуга (1989 г.).

Заметная современная сейсмическая активность на территории РТ начала проявляться в 1982 г. в районе Ромашкинского месторождения нефти. Эти землетрясения имеют особую природу. Появление сейсмической активности связывается с добычей нефти (преимущественно закачкой воды). Подавляющее число землетрясений здесь имеет небольшую глубину (до 5 км), максимальные глубины достигают 15 км. Однако по записям сейсмических колебаний отличить возбужденные землетрясения, вызванные инженерной деятельностью человека (в том числе и созданием глубоких водохранилищ), от природных толчков невозможно. На территории Ромашкинского и Елабужского месторождений нефти зарегистровано более 700 землетрясений с магнитудами 0,5–3,8, из которых более 50 толчков достигали интенсивности 4–6 баллов. Из них было обследовано только небольшое число землетрясений, которые имели интенсивность 5–6 баллов и ощущались во многих населенных пунктах.

Подавляющее число землетрясений происходит на территории Ромашкинского месторождения нефти и только незначительная их часть имеет место в зоне Прикамского разлома. Расчеты вероятностей возникновения землетрясений разного энергетического уровня показали, что наибольшие значения сейсмической активности относятся к зоне Ромашкинского месторождения, которая ограничивается территорией интенсивной добычи нефти. Несколько меньшая сейсмическая активность характерна для Прикамской сейсмогенной зоны, где общее число толчков на единице площади в 2-3 раза меньше по сравнению с Ромашкинской площадью.

Наиболее сильные шестибальные землетрясения произошли в 1986, 1990 и 1991 годах вблизи городов Альметьевск, Набережные Челны, Елабуга и которые принесли легкие повреждения в зданиях, расположенных в эпицентральных зонах. Землетрясения интенсивностью 5-6 баллов могут происходить в РТ практически повсеместно и способны принести значительный ущерб, особенно в местах крупных населенных пунктов и трассах нефте- и газопроводов, где наблюдаются интенсивные просадочные явления и промышленно-гражданские объекты находятся в неустойчивом состоянии. Сильные толчки могут происходить в зонах активных крупных разломов, выделяемых в сейсмогенные зоны. Максимальные возможные землетрясениями на территории РТ достигают величины магнитуды М=5,5.

Первый опыт регистрации землетрясений на территории РТ получен при работах по региональным исследованиям строения земной коры. В начале 80-х годов прошлого века на территории Ромашкинского месторождения нефти проводилась эпизодическая регистрация местных землетрясений и в 1985 году была организована опытная служба сейсмических наблюдений из отдельных станций.