Уже сегодня его хозяйственная деятельность влияет на ход вековых природных процессов. И это естественно. Человек не может не использовать в своих целях растительный и животный мир, не употреблять воду для питья, для полива земель, не может отказаться от строительства на земной поверхности и в недрах Земли. С каждым годом все больше ему нужно природного сырья, все сильнее он воздействует на окружающую среду. Следовательно, вывод только один: рационально использовать природные ресурсы, бережно относиться к земле.
Сейчас во всем мире уделяется много внимания борьбе с загрязнениями воздуха, пресноводных водоемов и акваторий Мирового океана, восстанавливается плодородие почв… Но лишь в последние годы было обращено внимание на состояние верхнего слоя земного шара — литосферы. Эта, казалось бы, такая надежная земная твердь, которая тысячелетия держит все сооруженное человеком и которая всегда была для нас символом устойчивости и постоянства, оказалась довольно хрупкой под натиском деятельности человека. Все возрастает добыча полезных ископаемых. Новые шахты, карьеры, рудники, нефтяные и газовые скважины во всем мире меняют лик Земли. Например, при добыче цветных металлов вокруг горнодобывающих предприятий ежегодно рассеиваются тысячи тонн меди, свинца, цинка. В результате меняется геохимический облик ландшафта. Изменяется растительный покров, нарушается водный баланс.
В нашей стране для охраны литосферы создано специальное подразделение, которое с самолетов, из космоса ведет наблюдения как над верхними слоями Земли, так и над более глубокими горизонтами.
Наиболее активное воздействие человек оказывает на приповерхностные слои. Строятся жилые массивы и крупные промышленные комплексы. А ведь каждое трех-пятиэтажное здание весит до 15 тысяч тонн, многоэтажные дома — примерно в 20 раз больше. Возводятся грандиозные гидротехнические сооружения: длина оросительных магистральных каналов только в нашей стране составляет 300 тысяч километров, это более чем три четверти расстояния от Земли до Луны. Густой сетью покрыли поверхность Земли автомобильные и железные дороги. Создаются искусственные подземные хранилища для нефти, газа, воды. В недрах захороняют промышленные отходы. Самая глубокая скважина в мире на Кольском полуострове преодолела глубину в 12 километров. Такая пока одна, но десятки скважин углубились на семь-восемь километров, тысячи достигли пятикилометровых отметок. В некоторых рудниках добыча ведется на глубине почти в четыре километра, есть угольные шахты, уходящие вглубь более чем на один километр.
При проведении горных и строительных работ в мире ежегодно перемещается такое количество различных горных пород, которое соизмеримо с объемом материала, переносимого всеми реками Земли. На огромных площадях образуется новый искусственный покров Земли. Все созданное человеком — городские и сельские строения, наземные коммуникации, горные разработки, водохранилища, сельскохозяйственные угодья — занимает около восьми процентов суши.
Результаты хозяйственной деятельности человека в последнее время начинают все интенсивнее проявляться и на больших малозаселенных пространствах. Например, там, где идет крупная добыча нефти, газа, забор артезианских вод, там земная поверхность может опуститься на больших площадях. А если они опустятся на несколько десятков сантиметров, начнется изменение природной среды в масштабах целого региона. Изменяются и гидросфера, и биосфера, и климатические условия.
Казалось бы, лишь тонкий слой в приземном пространстве испытывает воздействие инженерно-хозяйственной деятельности человека. Слой этот ничтожно мал по сравнению с глубинами земного шара, объемом атмосферы, беспредельностью космоса — он мал даже по сравнению с общей мощностью самой литосферы. Но изменения, которые происходят в верхних ее этажах, меняют привычный ход природных геологических процессов, вызывают прежде неизвестные явления.
Литосфера — минеральная основа биосферы. Все элементы внешней оболочки земного шара — горные породы, слагаемые ими массивы, формы рельефа, подземные воды, а также протекающие естественные геологические процессы и явления — все они взаимосвязаны и с атмосферой, и с гидросферой, и с растительным миром. Вот почему любые изменения в земной коре — природные или антропогенные — оказывают существенное влияние на все составные части природной среды и биосферы в целом. Бережно, рационально используя литосферу, мы тем самым предохраняем от вредных последствий и другие составные части природной среды. В идеальном варианте возводимое инженерное сооружение так удачно вписывается в природную обстановку, что не нарушает сложившегося в ней равновесия. Добиться этого чрезвычайно редко удается. Чаще всего строительство зданий, каналов, карьеров, тоннелей и других сооружений, вырубка лесов, орошение, распахивание целинных земель оказывают значительное воздействие на окружающую природу, меняют привычное течение, которое установилось там за тысячи лет, в худшую сторону.
Забота, ответственность за сохранность земной поверхности легли главным образом на одну из наук о Земле — инженерную геологию. Специалисты этой отрасли издавна готовят для проектировщиков и строителей данные о различных свойствах пород, о возможности возникновения нежелательных геологических процессов, дают рекомендации, как разместить жилые дома, производственные комплексы, гидротехнические сооружения. Указывают наиболее защищенные от стихийных бедствий места для жизни и работы людей.
Инженерная геология способна предвидеть возможные перемены на земной поверхности и в ее недрах.
… Площадь распространения вечной мерзлоты охватывает около четверти суши всего земного шара. В нашей стране она захватила почти половину территории.
Там, где тысячелетиями властвует мерзлота, посреди ровной площадки может неожиданно вырасти бугор пучения, иногда высотой до 12 метров. В Якутии их зовут «булгунняками», в Канаде и на Аляске «пинго». Бывает, что за год они вырастают на полмэтра.
При промерзании мелких речек сжатая льдом вода, вырываясь на поверхность, образует наледи. Они иногда распространяются на десятки квадратных километров, а в высоту могут достигать пяти метров. Еще пример: промерзание горных пород на склонах гор способствует их разрушению и образованию курумов — «каменных речек», которые медленно, но неуклонно стекают вниз.
Нетрудно представить, какие осложнения вызывают наледи или «каменные реки», выросшие там, где пролегли транспортные магистрали или коммуникации, что произойдет при строительстве и эксплуатации зданий, под которыми грунт начнет оттаивать и потечет…
Долгое время считалось, что вечная мерзлота — это враг хозяйственного освоения Севера и с ней надо «бороться». Познание законов, регулирующих существование вечномерзлых почв и горных пород, дает возможность сделать вечную мерзлоту союзником строителей, нефтяников, горняков… Надо научиться сохранять ее, и тогда северные стройки получат надежный фундамент для возведения любых сооружений.
И вот за Полярным кругом выросли поселки и большие города с современными многоэтажными домами, которые надежно служат уже не одно десятилетие. Изоляция построек от поверхности земли позволяет сохранять мерзлое состояние грунта под строениями, используя тем самым его высокую прочность.
После открытия первых нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири стало ясно, что здесь начнется строительство дорог, трубопроводов, линий электропередачи, поселков, городов, нефтегазодобывающих предприятий… Мощному инженерно-хозяйствен— ному воздействию должна была подвергнуться территория площадью 3,5 миллиона квадратных километров. В ее северной части развита многолетняя мерзлота, центральные районы с большим количеством озер сильно заболочены, а на юге распространены про— садочные лессовые породы.
Благодаря высотной аэрофотосъемке были получены «ландшафтные портреты» изучаемой площади. Исследовательский коллектив в течение нескольких лет составил инженерно-геологические карты для всей территории Западной Сибири. Проектировщики и строители получили указание, с какими трудностями им придется встретиться при освоении нефтяных и газовых месторождений.