Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жер бетінің төмен қарай тік қозғалысы
Downward vertical movement of the Earth's surface
Шөгінді – бұл Жер бетінің төмен қарай тік қозғалысын сипаттайтын жалпы термин, ол табиғи процестердің де, адам қызметінің де нәтижесі болуы мүмкін. Шөгіндіге көлденең қозғалыс ішінде болмайды немесе өте аз болады, бұл оны еңіс қозғалысынан ерекшелейді. Шөгіндіге алып келетін процестерге жер асты суларымен карбонатты тау жыныстарын еріту, шөгінділердің біртіндеп тығыздалуы, тау-кен қазу, жер асты сулары немесе мұнай сияқты жер асты сұйықтықтарын сорғылау, жарыққан тау жынысы қабығының астынан лаваның алынуы, тектоникалық күштердің әсерінен Жер қыртысын деформациялау жатады. Жер қыртысының тектоникалық деформациясынан туындаған шөгінді тектоникалық шөгінді деп аталады. Жер асты суларын немесе мұнайды сорғылау әлемнің көптеген аймақтарында шөгіндіге алып келді, бұл жүз миллиондаған АҚШ долларына бағаланатын шығыстарға әкеп соқты.
Subsidence is a general term for downward vertical movement of the Earth's surface, which can be caused by both natural processes and human activities. Subsidence involves little or no horizontal movement, which distinguishes it from slope movement. Processes that lead to subsidence include dissolution of underlying carbonate rock by groundwater; gradual compaction of sediments; withdrawal of fluid lava from beneath a solidified crust of rock; mining; pumping of subsurface fluids, such as groundwater or petroleum; or warping of the Earth's crust by tectonic forces. Subsidence resulting from tectonic deformation of the crust is known as tectonic subsidence Pumping of groundwater or petroleum has led to subsidence of as much as in many locations around the world and incurring costs measured in hundreds of millions of US dollars.
Ташқылдар
Карст аймақтарындағы ерітінді су ағыны жер астындағы әк тастың еріп, кеңістіктер (яғни үңгірлер) құруы салдарынан шөгу жиі үлкен мәселелер тудырады. Егер кеңістіктің төбесі тым әлсіз болса, ол құлап, үстіндегі тас пен топырақ кеңістікке түсіп, жер бетінде шөгуге себеп болады. Осы құлаудың нәтижесінде жүздеген метр тереңдіктегі жұмыр шұңқырлар (тұңғиықтар) пайда болуы мүмкін.
Subsidence frequently causes major problems in karst terrains, where dissolution of limestone by fluid flow in the subsurface creates voids (i. e., caves). If the roof of a void becomes too weak, it can collapse and the overlying rock and earth will fall into the space, causing subsidence at the surface. This type of subsidence can cause sinkholes which can be many hundreds of meters deep.
Тау-кен өндірісі
Жер асты кен қазудың бірнеше түрі, әсіресе қазылған кеңістіктің құлауына қасады түрде себеп болатын әдістер (мысалы, тіреулі қазу, қабырғалық қазу және "көкше қазу" немесе "астыңғы деңгейдегі қазу" сияқты "көкше қазу" әдісін пайдаланатын кез келген металл кен қазу әдісі) жер бетінің шөгуіне алып келеді. Кен өндірісінен туындаған шөгу, оның шамасы, көрінісі және аумағы бойынша салыстырмалы түрде болжамды, егер кенеттен тіреу немесе жер бетіне жақын туннельдің құлауы болмаса (әдетте өте ескі шахталар). Кен өндірісінен туындаған шөгу көбінесе қазылған аумақтың үстіндегі жер бетіне локальденген болады, сондай-ақ сыртқы жиегінде де. Шөгудің тік мөлшері әдетте проблема тудырмайды, кез келген дренаж мәселесін (табиғи дренаж қоса алғанда) ескермегенде. Керісінше, табиғи ортаға, ғимараттар мен инфрақұрылымға ең көп зиянды байланысты беткі қысым мен кернеу, қисаю, бұрылыс және көлденең ығысу келтіреді. Егер кен өндірісі жоспарланса, барлық мүдделі тараптардың ынтымақтастығымен кен өндірісінен туындаған шөгуді табысты басқаруға болады. Бұл мұқият кен жоспарлау, алдын алу шараларын қабылдау және кен өндірісінен кейін жөндеу жұмыстарын жүргізу арқылы жүзеге асырылады.
Several types of sub surface mining, and specifically methods which intentionally cause the extracted void to collapse (such as pillar extraction, longwall mining and any metalliferous mining method which uses "caving" such as "block caving" or "sub level caving") will result in surface subsidence. Mining induced subsidence is relatively predictable in its magnitude, manifestation and extent, except where a sudden pillar or near surface tunnel collapse occurs (usually very old workings). Mining induced subsidence is nearly always very localized to the surface above the mined area, plus a margin around the outside. The vertical magnitude of the subsidence itself typically does not cause problems, except in the case of drainage (including natural drainage)–rather, it is the associated surface compressive and tensile strains, curvature, tilts and horizontal displacement that are the cause of the worst damage to the natural environment, buildings and infrastructure. Where mining activity is planned, mining induced subsidence can be successfully managed if there is co operation from all of the stakeholders. This is accomplished through a combination of careful mine planning, the taking of preventive measures, and the carrying out of repairs post mining.
Мұнай және табиғи газ өндіру
Егер табиғи газ кен орнынан табиғи газ өндірілсе, кен орнындағы бастапқы қысым (60 МПа (600 барға дейін)) жылдар бойы төмендейді. Қысым кен орнының үстіндегі топырақ қабаттарын қолдап тұруға көмектеседі. Газ өндірілген кезде, қысымға толы шөгінділер тығыздалып, жер сілкінісіне және жер бетінде құлдырауға әкелуі мүмкін. 1960 жылдардың соңында Слохтерен (Нидерланды) газ кен орнының пайдалануы басталғаннан бері 250 км² аумақта жер бетінің деңгейі қазіргі уақытта 30 см-ге төмендеген. Мұнай өндіру де елеулі құлдырауға себеп болуы мүмкін. Калифорния штатының Лонг-Бич қаласында 34 жыл бойы мұнай өндіру салдарынан аймақтың инфрақұрылымына 100 миллион доллардан астам зиян келтірілген. Құлдырау тоқтатылды, себебі қосымша өндіру ұңғымалары мұнай қоймасын тұрақтандыру үшін жеткілікті мөлшерде су құйды. Жапонияның Геокеңістік ақпараттық басқармасы 2011 жылғы Тохоку жер сілкінісінен кейін пайда болған дереу құлдырау туралы хабарлады. Солтүстік Жапонияда, Тынық мұхитының жағалауында Мияко, Тохокуда 0,50 м (1,64 фут) құлдырау байқалды, ал Рикузентаката, Иватеде 0,84 м (2,75 фут) құлдырау тіркелді. Оңтүстікте, Сома, Фукусимада 0,29 м (0,95 фут) байқалды. Ең көп құлдырау 1,2 м (3,93 фут) құрады, сонымен қатар Мияги префектурасындағы Ошика түбегінде 5,3 м (17,3 фут) дейін көлденең деформация байқалды.
If natural gas is extracted from a natural gas field the initial pressure (up to 60 MPa (600 bar)) in the field will drop over the years. The pressure helps support the soil layers above the field. If the gas is extracted, the overburden pressure sediment compacts and may lead to earthquakes and subsidence at the ground level. Since exploitation of the Slochteren (Netherlands) gas field started in the late 1960s the ground level over a 250 km2 area has dropped by a current maximum of 30 cm. Extraction of petroleum likewise can cause significant subsidence. The city of Long Beach, California, has experienced over the course of 34 years of petroleum extraction, resulting in damage of over $100 million to infrastructure in the area. The subsidence was brought to a halt when secondary recovery wells pumped enough water into the oil reservoir to stabilize it. The Geospatial Information Authority of Japan reported immediate subsidence caused by the 2011 Tōhoku earthquake. In Northern Japan, subsidence of 0.50 m (1.64 ft) was observed on the coast of the Pacific Ocean in Miyako, Tōhoku, while Rikuzentakata, Iwate measured 0.84 m (2.75 ft). In the south at Sōma, Fukushima, 0.29 m (0.95 ft) was observed. The maximum amount of subsidence was 1.2 m (3.93 ft), coupled with horizontal diastrophism of up to 5.3 m (17.3 ft) on the Oshika Peninsula in Miyagi Prefecture.
Жер асты суларына байланысты шөгінділер
Жер асты суларына байланысты шөгу – жер асты суларын қазу нәтижесінде жердің шөгуі (немесе батуы). Бұл дамып келе жатқан елдерде қалалардың халқы мен су пайдаланудың артуымен, тиісті сорғылауты реттеу және бақылаудың жетіспеуі салдарынан күшейіп бара жатқан мәселе. Бір есеп бойынша, жердің ауыр шөгу проблемаларының 80%-ы жер асты суларын тым көп қазумен байланысты, бұл оны бүкіл әлемде өзекті мәселеге айналдырады. Жер асты суларының деңгейінің өзгеруі органикалық заттардың ыдырауына да космерессіз әсер етеді. Жағалау немесе дельта жазықтары сияқты төмендіктерді мекендеу үшін дренаж қажет. Топырақтың ауаға толуы оның органикалық құрауыштардың, мысалы, торфтың тотығуына алып келеді, ал осы ыдырау процесі жердің айтарлықтай шөгуіне себеп болуы мүмкін. Бұл әсіресе жер асты суларының деңгейі шөгуге бейімделіп, қажетті қанықпаған аймақтың тереңдігін сақтау үшін, көбірек торфты оттегіге ұшырату мақсатымен жасалғанда ерекше маңызға ие. Бұған қоса, кептірілген топырақтар тиімді кернеудің артуы нәтижесінде консолидацияланады. Осылайша, жердің шөгуі өзін-өзі жалғастыра алады, жылдамдығы жылына 5 см-ге дейін жетеді. Су шаруашылығы бұрын негізінен егін өнімділігін арттыру сияқты факторларға бағытталған, бірақ әртүрлі деңгейде шөгуден сақтану да ескеріледі.
Groundwater related subsidence is the subsidence (or the sinking) of land resulting from groundwater extraction. It is a growing problem in the developing world as cities increase in population and water use, without adequate pumping regulation and enforcement. One estimate has 80% of serious land subsidence problems associated with the excessive extraction of groundwater, making it a growing problem throughout the world. Groundwater fluctuations can also indirectly affect the decay of organic material. The habitation of lowlands, such as coastal or delta plains, requires drainage. The resulting aeration of the soil leads to the oxidation of its organic components, such as peat, and this decomposition process may cause significant land subsidence. This applies especially when groundwater levels are periodically adapted to subsidence, in order to maintain desired unsaturated zone depths, exposing more and more peat to oxygen. In addition to this, drained soils consolidate as a result of increased effective stress. In this way, land subsidence has the potential of becoming self perpetuating, having rates up to 5 cm/yr. Water management used to be tuned primarily to factors such as crop optimization but, to varying extents, avoiding subsidence has come to be taken into account as well.
Ақаулықтан туындаған
Жерде егер күштердің айырмашылығы болса, олар сынық қабықта геологиялық жарылымдар арқылы немесе ыстық әрі қойнаулы мантияда серпімді ағын арқылы таралуы мүмкін. Жарылымдар пайда болған жерде, қалыпты жарылымдардың төменгі бөлігінде абсолюттік шөгу орын алуы мүмкін. Кері немесе итермелі жарылымдарда, алдыңғы бөлігінде салыстырмалы шөгу өлшенуі мүмкін.
When differential stresses exist in the Earth, these can be accommodated either by geological faulting in the brittle crust, or by ductile flow in the hotter and more fluid mantle. Where faults occur, absolute subsidence may occur in the hanging wall of normal faults. In reverse, or thrust, faults, relative subsidence may be measured in the footwall.
Изостатикалық шөгінді
Жер қыртысы астеносферада серпіліспен қозғалады, оның "бетінен" төменгі массаның арақатынасы өзінің тығыздығына және астеносфераның тығыздығына пропорционалды. Егер жер қыртысының белгілі бір аймағына масса қосылса (мысалы, шөгінділер арқылы), қыртыс изостатикалық тепе-теңдікті сақтау үшін төмен қарай иеді.
The crust floats buoyantly in the asthenosphere, with a ratio of mass below the "surface" in proportion to its own density and the density of the asthenosphere. If mass is added to a local area of the crust (e. g., through deposition), the crust subsides to compensate and maintain isostatic balance.
Маусымдық әсерлер
Көптеген топырақтарда маңызды мөлшерде саз болады. Өте ұсақ бөлшектерінің өлшеміне байланысты, олар топырақтың ылғалдылығының өзгеруіне сезімтал. Топырақтың маусымдық кебуі оның көлемін де, бетін де төмендетуге әкеледі. Егер ғимараттың негізі маусымдық кебуге жеткен деңгейден жоғары орналасса, ол қозғалып, ғимаратта жарықтар түрінде зақымдануға мүмкіндік береді. Ағаштар және басқа өсімдіктер топырақтың маусымдық кебуіне айтарлықтай жергілікті әсер ете алады. Бірнеше жыл бойы ағаш өскен сайын, жиынтық кебу процесі жүреді. Бұл ағаш қураған немесе кесілген кезде топырақтың көтерілуіне немесе ісінуіне, яғни құлаудың кері процесіне алып келуі мүмкін. Жиналған ылғал тапшылығының орны толыққанда, бұл процеске 25 жылға дейін уақыт кетіп, ағаш маңындағы жер беті көтеріліп, бүйірлеріне қарай кеңейеді. Егер негіздер күшейтілмесе немесе осы әсерге төтеп беру үшін арнайы жобаланбаса, мұндай жағдай ғимараттарға зиян келтіруі мүмкін.
Many soils contain significant proportions of clay. Because of the very small particle size, they are affected by changes in soil moisture content. Seasonal drying of the soil results in a lowering of both the volume and the surface of the soil. If building foundations are above the level reached by seasonal drying, they move, possibly resulting in damage to the building in the form of tapering cracks. Trees and other vegetation can have a significant local effect on seasonal drying of soils. Over a number of years, a cumulative drying occurs as the tree grows. That can lead to the opposite of subsidence, known as heave or swelling of the soil, when the tree declines or is felled. As the cumulative moisture deficit is reversed, which can last up to 25 years, the surface level around the tree will rise and expand laterally. That often damages buildings unless the foundations have been strengthened or designed to cope with the effect.
Ғимараттардың салмағы
Биік ғимараттар өз салмағымен төмендегі топырақты қысып, жердің шөгуіне себеп болуы мүмкін. Бұл мәселе Нью-Йорк қаласында, Сан-Франциско шығанағында және Лагоста сезіліп жатыр.
High buildings can create land subsidence by pressing the soil beneath with their weight. The problem is already felt in New York City, San Francisco Bay Area, Lagos.