КАТАСТРОФИЧЕСКИЙ КАРСТОВО-СУФФОЗИОННЫЙ ПРОВАЛ НА ХАДАХАН-МЕЛЬХИТУЙСКОМ КАРСТОВОМ МАССИВЕ, ЮЖНОЕ ПРИАНГАРЬЕ: ФАКТОРЫ, СРЕДА, МЕХАНИЗМ

1. ВВЕДЕНИЕ

Карст представляет собой комплекс природных и природно-техногенных процессов и явлений аномального изменения физического состояния твердых горных пород в результате их растворения и выщелачивания природными и техногенными водами с образованием поверхностных и подземных пустот разной формы и размеров [Ivanov, Trzhtsinsky, 2001].

Карстовые ландшафты имеют глобальное распространение, охватывая, по различным оценкам, от 12 до 20 % площади земной суши [Waltham et al., 2005; Ford, Williams, 2007; Furlani et al., 2009; De Waele et al., 2011; Yechieli et al., 2016; Silva et al., 2017; Goldscheider et al., 2020; Liang et al., 2018; Masilela, Beckedahl, 2022; Maksimovich et al., 2022; Klimchouk et al., 2023]. На территории России карстующиеся породы занимают площадь 66.5 % [Dublyansky, 2004].

На закарстованных территориях карстовый и суффозионные процессы определяют условия их освоения, устойчивость инженерных сооружений и природных массивов горных пород, так как провалы характеризуются внезапностью, высокой скоростью и неопределенностью места возникновения [Dublyansky, 2004; Milanović et al., 2019].

Современные исследования затрагивают широкий круг вопросов по антропогенному воздействию и защите карстовых экосистем [Guo, Tang, 2003; Dublyansky, 2004; Ford, Williams, 2007; De Waele et al., 2011; Gutiérrez et al., 2014; Milanović et al., 2019; Khomenko, 2020; Li et al., 2023].

Южное Приангарье является областью наиболее интенсивного проявления карста на юге Восточной Сибири. Значительный вклад в изучение этой территории внесли Н.А. Гвоздецкий, Д.С. Соколов, Г.Б. Пальшин, Г.П. Вологодский, В.М. Филиппов, Ю.Б. Тржцинский, В.М. Литвин и др. Фундаментальное обобщение по карсту региона принадлежит Г.П. Вологодскому [Vologodsky, 1975].

Особую значимость приобретает изучение карста в береговых зонах водохранилищ, где сезонные и многолетние колебания уровня воды создают условия для активизации карстовых и других экзогеодинамических процессов [Pecherkin, 1969; Ovchinnikov et al., 1999; Litvin, Akulova, 2004; Nazarov, 2004, 2008; Nazarov, Frolova, 2009].

Особое место занимают работы В.М. Филиппова [Filippov, 1983, 1988], посвященные динамике карстового процесса в зоне влияния водохранилищ Ангарского каскада ГЭС, и В.М. Литвина [Litvin, 1991; Litvin, Trzhtsinsky, 1993], разработавшего методику регионального районирования по степени карстовой опасности.

Сульфатно-карбонатный покрытый карст прибрежных массивов Братского водохранилища отличается наибольшей интенсивностью проявления и техногенной активизацией, продолжающейся уже в течение почти 60 лет. Актуальность детального изучения этих процессов подтверждается катастрофическими событиями природно-техногенного характера.

Объектом данного исследования является катастрофический провал (Нукутский район, Иркутская область, 53°36'58" с.ш., 103°17'57" в.д.), приведший к гибели человека 19 сентября 2024 г. Провал расположен на левом береговом склоне Братского водохранилища (по данным съемки БПЛА абс. отметка 421.9 м) южнее пос. Русский Мельхитуй (рис. 1).

Данная территория относится к области развития сульфатно-карбонатного покрытого карста в районе Хадахан-Мельхитуйского карстового массива.

В 1983 г. В.М. Литвин для Хадахан-Мельхитуйского карстового массива выделил зоны повышенной активности карста, вероятной активизации карста, зоны возможного развития карстово-суффозионных процессов (рис. 2). Произошедший катастрофический провал совпал с прогнозной оценкой карстово-суффозионных процессов 1983 г.

Было установлено, что активизация карста в зоне Братского водохранилища имеет ярко выраженный унаследованный характер, развиваясь по древним карстовым пустотам выщелачивания в результате их вскрытия сопутствующими экзогенными процессами под воздействием подпора, вертикальной циркуляции подземных вод и поверхностной денудации [Filippov, 1983, 1988; Filippov, Trzhtsinsky, 1984].

Несмотря на наличие фундаментальных основ понимания морфогенеза карстовых полостей [Gvozdetsky, 1954; Maksimovich, 1963; Vologodsky, 1975; Filippov, 1983, 1988], механизмы внезапного обрушения покровных отложений в условиях современного техногенного и гидрологического прессинга требуют уточнения с применением современных методов комплексного инженерно-геологического мониторинга [Khomenko, 1986; Waltham et al., 2005; Krasheninnikov, Khomenko, 2011, 2013, 2017; Zalaghaie et al., 2022].

Цель данного исследования – выявить механизм взаимодействия карстовых и суффозионных процессов в условиях влияния Братского водохранилища на основе комплексного изучения состава, структуры, состояния и свойств покровных лессовидных отложений.

Изучение активизации карстовых и суффозионных процессов в береговой зоне Братского водохранилища вносит вклад в понимание современных геодинамических процессов и механизмов деформации земной поверхности, в том числе и под влиянием техногенеза.

2. МЕТОДЫ

Для детальной оценки геоморфологических условий участка провала и дальнейшего мониторинга опасных процессов была выполнена детальная аэрофотосъемка с использованием беспилотного летательного аппарата (БПЛА) DJI Phantom 4 Pro RTK с последующей обработкой данных и построением цифровой модели местности в ПО Agisoft Metashape PRO [Agisoft…, 2022].

Для комплексного изучения дисперсных отложений, слагающих разрез стенки карстово-суффозионного провала (9.7 м), проведено опробование (22 пробы нарушенной и ненарушенной структуры). Оценка состава (гранулометрического, минералогического), состояния и свойств (физических, физико-химических и деформационно-прочностных) включала проведение комплекса аналитических работ в лаборатории инженерной геологии и геоэкологии, а также в ЦКП «Геодинамика и геохронология» Института земной коры СО РАН.

Гранулометрический состав отложений выполнялся методом пипетки со стандартной (полудисперсной) подготовкой образцов.

Определение минерального состава осуществлялось методом порошковой дифракции на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3.0. Полуколичественные соотношения минералов рассчитаны методом корундовых чисел (RIR) согласно работе [Hubbard, Snyder, 1988]. Идентификация глинистых минералов проведена на ориентированных пробах с осаждением глинистой фракции на стеклянной подложке (воздушно-сухой суспензии), насыщенной этиленгликолем и прокаленной до 550° в течение трех часов [Brown, 1965].

Состав и содержание структурообразующих компонентов (легко водорастворимые соли, аморфные полуторные оксиды и карбонатные соли) установлены по данным химического анализа водных, соляно-кислых и щелочных вытяжек [Arinushkina, 1970].

Оценка деформационно-прочностного потенциала отложений осуществлялась путем проведения испытаний пробы ненарушенной структуры (природного сложения) на автоматизированном испытательном комплексе АСИС (ООО НПП «Геотек», г. Пенза). Значения удельного сцепления (С) и угла внутреннего трения (φ) получены методом одноплоскостного среза, модуля деформации (Е) – методом трехосного сжатия по стандартным методикам. Дополнительно определена относительная деформация набухания (Е_sw) и объемная усадка (δ_V).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ. ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ УСЛОВИЯ И ФАКТОРЫ

3.1. Геолого-структурные условия

Исследуемая территория расположена на стыке юго-западной части Лено-Ангарского моноклинального плато и северо-восточной окраины Предсаянского прогиба. Геологический разрез представлен сульфатно-карбонатными и терригенно-красноцветными породами кембрия, а также терригенно-угленосными отложениями юрской системы, залегающими пологонаклонно [Ovchinnikov et al., 1999].

Основные проявления поверхностного и подземного карста в данном районе приурочены к гипс-ангидрит-доломитовым породам ангарской свиты (Є₁an) [Filippov, Trzhtsinsky, 1984]. Здесь наблюдается переслаивание брекчированных сильно кавернозных доломитов с плотными, крепкими разностями пород.

На контакте верхоленской и ангарской свит в толще сульфатно-карбонатных отложений встречены линзы чистого гипса мощностью 3–7 м. Карстующиеся породы залегают на абсолютных отметках 380–400 м, что соответствует зонам переменного и верхней части зоны полного насыщения. Такое положение легкокарстующихся пород в гидродинамическом разрезе в пределах распространения подпора и колебания уровня подземных вод стимулирует высокие скорости выщелачивания и активизацию карста.

Красноцветные терригенные отложения верхоленской свиты (Є_2-3vl) представлены интенсивно трещиноватыми брекчиевидными мергелями, реже – аргиллитами. Сульфаты здесь присутствуют в виде тонких прослоев гипса и рассеянной гипсоносности.

Четвертичные отложения покрывают коренные породы сплошным чехлом мощностью 5–7 м, достигая в понижениях карстового микрорельефа 15–20 м. Они представлены делювиальными лессовидными суглинками и супесями, которые засолены, насыщены карбонатами и сульфатом кальция. Таким образом, процессы выщелачивания в различной степени затрагивают все представленные стратиграфические подразделения.

Существенное значение в тектонике территории принадлежит дизъюнктивным нарушениям. В пределах исследуемой территории развиты две системы региональной тектонической трещиноватости северо-западного 310–340° (саянского) и северо-восточного 30–50° (байкальского) направления и приуроченные к ней проявления карстовых, карстово-суффозионных, карстово-оползневых и карстово-эрозионных форм. Так, например, на карте выделяется линия с цепочкой карстовых воронок, маркирующая тектоническую зону северо-восточного простирания (рис. 2). Это направление взаимно перпендикулярно линии суходолов, образующих узкие хвостообразные заливы и демонстрирующих северо-западную сеть тектонических нарушений регионального плана. Другая серия карстово-суффозионных воронок формирует новый оползневой ров на левой стрелке залива Шалоты [Kozyreva, 2019]. Смещение оползневых ступеней происходит по слою выщелоченных сульфатно-карбонатных пород, находящихся в зоне переменного водонасыщения.

Наличие тектонических нарушений, к которым приурочены зоны провалов, подтверждается результатами комплекса геофизических методов (магнитная съемка с БПЛА, электротомография) [Chasovitin et al., 2025]. На геоэлектрическом разрезе зона произошедшего провала совпадает с осью разломной зоны. Под провалом на глубине 50–60 м фиксируется кровля проводящего тела – предполагаемая область карстового провала.

Эти данные согласуются с результатами буровых работ, выполненных в 1980-х гг. вблизи крупного карстового провала, образовавшегося на пашне в мае 1983 г. (глубина – 38 м, диаметр – 13.5 м) (см. рис. 1). Бурение скважины вблизи провала выявило кровлю карстующихся пород на глубине 62 м, уровень подземных вод на глубине 37 м) [Litvin et al., 1996].

Среди различных типов трещин особое значение для развития сульфатно-карбонатного карста имеют трещины напластования практически моноклинально залегающих пород, трещины отседания, трещины выветривания, служащие основными путями фильтрации подземных вод. По материалам В.М. Филиппова [Filippov, 1983] при выщелачивании гипсов первостепенное значение имеют структурно-текстурные признаки, наличие микротрещин, включение терригенного материала. Процессы растворения гипсов по трещинам напластования можно наблюдать в береговом уступе, где в обнажениях выходят породы литвинцевской свиты нижнего – среднего кембрия. Интенсивность растворения столь высока, что за один сезон стояния вод на высоких отметках по сети тектонической и литологической трещиноватости формируются объемные полости (рис. 3). Параметры таких ниш и пустот зависят от состава вмещающих пород и варьируются в широких пределах: от первых миллиметров до 1.2 м в ширину и от 0.5 до 6.0 и более метров в глубину [Ovchinnikov et al., 1999].

3.2. Уровень Братского водохранилища

На берегах водохранилищ при условии сезонных и многолетних колебаний уровня воды создаются благоприятные условия для активизации геологических процессов [Bolin et al., 2021; Yin et al., 2016; Kaczmarek et al., 2016; Mazaeva et al., 2019], включая карстовый и суффозионный [Pecherkin, 1969; Ovchinnikov et al., 1999; Nazarov, 2004; Milanović et al., 2019].

Среди водохранилищ Ангарского каскада ГЭС Братское выделяется глубиной сработки уровня воды до 10 м. Подобные максимальные понижения уровня в период эксплуатации происходили неоднократно, вызывая существенную активизацию экзогенных геологических процессов в береговой зоне [Ovchinnikov et al., 1999]. После наполнения Братского водохранилища реакцией карстовых массивов на изменения гидродинамической и гидрохимической обстановки была скачкообразная активизация карстово-суффозионного процесса. Карстующиеся породы, залегая на отметках 380–400 м, попали в зону активного влияния подпора Братского водохранилища. В результате чего только на левобережном участке протяженностью 10 км за период с мая по август 1966 г. образовалось до 200 провалов диаметром от 2 до 10 м. Наиболее крупные из них установлены на расстоянии 300–700 м от берега. В дальнейшем интенсивность провалообразования снизилась, приобретя пульсирующий характер, согласующийся с уровенным режимом эксплуатации водохранилища. До настоящего времени образование воронок и провалов наблюдается практически ежегодно. Сульфатно-карбонатный карст наиболее опасен в полосе проникновения поверхностных вод в береговые массивы Братского водохранилища, в районе Хадахан-Мельхитуйского массива ширина этой зоны достигает 6 км.

Масштабные провалы на пахотных угодьях и активизация деформаций в пределах Хадахан-Мельхитуйского массива фиксировались в 1976, 1977 гг., в конце 1970-х, весной 1983, а также в 1990 г.

В 1983 г. В.М. Филипповым на участке Хадахан-Мельхитуй было зафиксировано 387 воронок, при этом 203 из них имели провальное происхождение. К этому моменту за 15-летний период эксплуатации Братского водохранилища в зонах подпора и аэрации за счет современной коррозии не могли сформироваться новые крупные полости, способные вызвать обрушение поверхности. В связи с этим был сделан вывод, что роль текущих процессов растворения минимальна, а их морфологические проявления возможны преимущественно в сульфатных породах [Filippov, Trzhtsinsky, 1984].

По состоянию на 1999 г. сообщалось, что с момента заполнения водохранилища активность карста имеет тенденцию к росту – как за счет расширения зоны активизации, так и вследствие вовлечения новых участков [Ovchinnikov et al., 1999]. В период мониторинга 2000–2015 гг. было зафиксировано еще 14 новых образований, а также отмечено обновление ранее существовавших форм [Kozyreva, 2019].

Сравнительный анализ разновременных аэрофотоснимков 06.2021–05.2024 гг. выявил на исследуемой площади карстового массива образование трех новых провалов (см. рис. 1, б).

С учетом того, что ко времени катастрофического провала с момента наполнения водохранилища в 1967 г. прошло 57 лет, вполне реально предположить возможность формирования новых подземных полостей выщелачивания.

Провал, зафиксированный 19 сентября 2024 г., сформировался в зоне влияния подпора водохранилища, где разупрочнению грунтов способствовало длительное замачивание. С 2021 г. уровень воды в водохранилище (с учетом сезонных колебаний) сохраняется на высоких отметках, близких к нормальному подпорному уровню (НПУ) (рис. 4).

3.3. Комплексная оценка покрывающей толщи

По результатам натурного обследования и съемки с применением БПЛА, выполненных авторами 23 сентября 2024 г., установлены следующие параметры провала: форма в плане – овальная, профиль – колодцеобразный; размеры составляют 10.2×8.8 м, глубина – 9.7 м. Площадь объекта достигает 69 м², а объем вовлеченных в провал пород – 412 м³ (рис. 5).

Сравнительный анализ морфометрических характеристик данного провала с результатами карстовых съемок 1983 г. на Хадахан-Мельхитуйском массиве показал его уникальность для региона. Так, из 199 «свежих» провалов, зафиксированных в 1983 г., диаметр в диапазоне 7.5–10.0 м имели лишь 30 объектов (15 %), глубину более 9.5 м – только 10 (5 %), а по объему сопоставимой была лишь одна воронка из всей выборки [Filippov, 1988].

Выявленный по результатам дешифрирования аэрофотоснимков исследуемой территории бугристо-западинный микрорельеф традиционно связывается с просадочностью покровных лессовидных толщ. Однако такой рельеф мог образовываться и при деградации многолетней мерзлоты. Наличие в покровных отложениях полигонально-блочных структур может указывать на вклад реликтового криолитогенеза в формирование их первичной трещиноватости, которая в современных условиях может служить каналами концентрированной фильтрации подземных вод и тем самым ускорять развитие суффозии.

В разрезе стенки карстово-суффозионного провала коренные породы не вскрыты (рис. 6). Мощность покровных рыхлых отложений, представленных делювиальными лессовидными суглинками и супесями, составила 9.7 м.

Анализ результатов комплексных лабораторных исследований состава, структуры и свойств отложений покрывающей толщи позволил выявить ряд общих и отличительных особенностей. По гранулометрическому составу они представлены несколькими литологическими разновидностями: супесь (легкая, тяжелая), супесь пылеватая (легкая, тяжелая) и суглинок пылеватый (легкий, средний) (рис. 7). Отмечается существенное преобладание пылеватой фракции (в среднем 68 %, диапазон 15–84 %), при этом большая часть приходится на крупнопылеватую (0.05–0.01 мм) со средним содержанием 49 % (23–66 %).

Верхняя часть разреза стенки провала (0–6.5 м) сложена пылеватыми макропористыми суглинками (преимущественно легкими); количество пылеватой фракции (0.050–0.002 мм) варьируется от 47 до 84 %. Нижняя часть (6.5–9.7 м) представлена пылеватыми супесями (в основном тяжелыми), содержащими включения дресвяно-щебенистого материала сульфатных и карбонатных пород. Доля пылеватой фракции здесь составляет преимущественно от 35 до 79 %.

Минеральный состав грунтов достаточно однороден и представлен следующими минералами: кварц (35–40 %), плагиоклаз (15–20 %), кальцит (5–17 %), калиевый полевой шпат (5–15 %), амфибол (от следов до 7 %) и глинистые минералы (от 5–10 до 25 %). В составе глинистой фракции присутствует хлорит, смектит, иллит, реже – каолинит и смешанослойные минералы (ССМ) типа хлорит-смектит и иллит-смектит.

Грунты характеризуются хлоридно-сульфатным типом засоления различной степени (от незасоленных до среднезасоленных – S_вр=0.20–0.89 %), обогащены карбонатами (S_кр=11.19–24.93 %) с преобладанием железистых форм (FeCO₃=4.18–19.32 %) и аморфными полуторными оксидами (R₂O₃=7.6–13.8 %).

Параметры физического состояния грунтов имеют в основном неоднородное распределение по разрезу. Выявлен широкий диапазон значений природной плотности (p=1.04–1.71 г/см³), плотности скелета грунта (p_d=0.91–1.68 г/см³), пористости (n=37–64 %) и коэффициента пористости (e=0.6–1.8). Исключение составляет показатель консистенции (I_L). Практически все грунты находятся в твердом состоянии (I_L<0). Наличие аномально низких значений плотности скелета грунта при повышенной пористости указывает на недоуплотненное (или разуплотненное) состояние отдельных слоев в разрезе толщи. Для них обычно характерна повышенная макропористость и трещиноватость (рис. 8).

Анализ физико-химических характеристик выявил специфические особенности исследуемых отложений. Значения числа пластичности (Ip=2.3–6.8 %) формально классифицируют данные грунты как супеси. Однако пределы текучести (W_т) и пластичности (W_p) варьируются в аномально широких для данного типа грунта диапазонах: от 20.5 до 40.7 % и от 18.5 до 33.9 % соответственно. Такое сочетание свойств может быть объяснено присутствием разного количества высокодисперсных глинистых минералов (смектита и ССМ), обуславливающих высокую гидрофильность и влагоемкость грунтов. В то же время доминирование крупнопылеватой фракции (0.05–0.01 мм) ограничивает диапазон пластичного состояния. Подобная специфика характерна для лессовидных грунтов, обладающих низкой пластичностью при значительном потенциале водонасыщения. Вследствие малых значений числа пластичности показатель консистенции грунта (I_L) проявляет повышенную чувствительность даже к незначительным изменениям влажности. Это также отражается на особенностях проявления грунтами таких свойств, как набухаемость (E_sw=2–19 %) и усадка (δ_V=15–31 %), при этом в процессе усадки происходит растрескивание грунта. В условиях циклического увлажнения и высыхания (сезонных или техногенных) трещины формируются уже в самом массиве, что приводит к его ослаблению [Liu et al., 2023; Lu et al., 2024].

Характерной чертой лессовидных грунтов является их слабая водопрочность. Полное размокание большинства образцов происходит в первые минуты, при этом максимальное время не превышает 10 мин, что говорит о мгновенном или очень быстром характере их разрушения при контакте с водой.

По результатам испытаний методами одноплоскостного среза и трехосного сжатия для образца ненарушенной структуры (W=16 %, p_d=1.68 г/см³, n=37 %, e=0.60), отобранного с глубины 6 м, установлены следующие значения деформационно-прочностных параметров: удельное сцепление (с) – 0.05 МПа, угол внутреннего трения (φ) – 35°, модуль общей деформации (Е) – 3.3 МПа. Несмотря на то, что отложения данного горизонта можно охарактеризовать как «очень сильно деформируемые глинистые грунты средней прочности», стоит учитывать, что в момент обрушения они находились в твердом состоянии (I_L=–1.2). Этот вывод согласуется с результатами лабораторного моделирования карстовых провалов в покровной толще методом качественного подобия, отражающих ее деформации с момента обрушения кровли карстовой полости до развития провала на дневной поверхности [Neshchetkin, 2017].

Критическая роль состава, структуры и свойств исследуемых отложений определяется высокой пылеватостью, карбонатностью и пористостью в сочетании с низкой плотностью скелета и мгновенной потерей связности при увлажнении. Таким образом, они являются благоприятной средой для развития суффозионных и просадочных процессов.

3.4. Механизм карстово-суффозионного провала

С учетом всех перечисленных условий и факторов можно предположить следующий двухстадийный механизм формирования провала 19.09.2024 г.

Под толщей лессовидных отложений в коренных карстующихся породах (известняки, доломиты, гипсы) в течение 57 лет эксплуатации Братского водохранилища происходит обновление уже существующей карстовой полости или формирование новой (первая стадия). Сезонное и многолетнее изменение гидрогеологического режима приводит к фильтрации воды в сторону данной полости и активизации суффозии. Пылеватые частицы покрывающей толщи выносятся в полость, в результате в ней формируется разуплотненная зона. Далее происходит образование и рост подземной полости уже в самой покрывающей толще (вторая стадия).

Слабая структурная прочность отложений, обусловленная рядом выявленных особенностей (высокая пылеватость, разнородное распределение параметров физического состояния, твердая консистенция, наличие карбонатных и водорастворимых солей и др.), может привести к мгновенному обрушению всего свода. В таком случае свод можно считать не пластичным, а хрупким. При таком сценарии должны отсутствовать какие-либо длительные предвестники (проседания земной поверхности). В случае дополнительной нагрузки провал, образованный в таких отложениях, должен иметь внезапный (обвальный) характер.

Спрогнозированное поведение массива грунта в целом соответствует сценарию катастрофического провала 19 сентября 2024 г. в Нукутском районе. В период зерноуборочных работ в ходе движения комбайна под ним произошло обрушение грунтовой толщи и формирование карстово-суффозионного провала, приведшее к гибели комбайнера.

Вероятной причиной его образования стало взаимодействие карстового и суффозионного процессов, обусловленное длительным выщелачиванием карстующихся пород в зоне действия подпора водохранилища, а также суффозионным выносом пылеватых частиц из покрывающей лессовидной толщи с последующим постепенным обрушением свода полости в ней. Триггером, вызвавшим обрушение свода карстовой полости, стала дополнительная нагрузка от веса тяжелой сельскохозяйственной техники.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате комплексного исследования катастрофического провала на Хадахан-Мельхитуйском карстовом массиве (левый берег Братского водохранилища) выявлен механизм взаимодействия карстовых и суффозионных процессов, приводящий к внезапному провалообразованию.

По результатам аэрофотосъемки с применением БПЛА построена цифровая модель рельефа и установлены параметры провала: форма в плане – овальная, профиль – колодцеобразный, размеры – 10.2×8.8 м, глубина – 9.7 м, площадь – 69 м², объем вовлеченных в провал пород – 412 м³.

Детальный анализ состава, строения, состояния и свойств лессовидных суглинков и супесей покрывающей толщи показал, что они обладают критически низкой устойчивостью: высокая пылеватость, сильная недоуплотненность и мгновенная размокаемость определяют их склонность к быстрой потере несущей способности при увлажнении и дополнительных нагрузках.

Совпадение зоны карстово-суффозионного провала с осью тектонического нарушения указывает на структурный контроль данного процесса, являющийся индикатором гидродинамических условий, обеспечивающих ускоренное растворение закарстованных пород, и тем самым предопределяя место провала.

Установлено, что исследуемый провал имеет смешанный карстово-суффозионный генезис. Его формирование обусловлено уникальным сочетанием литологических факторов (наличие закарстованных трещиноватых пород, покрытых толщей лессовидных отложений) и гидрогеологических условий, измененных длительным (около 60 лет) влиянием подпора Братского водохранилища.

Основным катализатором карстово-суффозионного процесса выступает нестабильный гидрологический режим водохранилища (в пределах зоны влияния подпора и колебаний уровня подземных вод). Провалу предшествовало длительное обводнение закарстованных пород: с 2021 г. уровень воды в водохранилище (с учетом сезонных колебаний) сохранялся на высоких отметках, близких к НПУ, в 2024 г. произошло его снижение.

Выявлен двухстадийный механизм формирования карстово-суффозионного провала. На первой (длительной) стадии происходит выщелачивание растворимых коренных пород, что создает дренирующие каналы для последующей нисходящей суффозии пылеватых частиц из вышележащих лессовидных отложений. На второй (мгновенной) – хрупкое обрушение свода скрытой полости покрывающей толщи. Непосредственным триггером, вызвавшим мгновенное обрушение свода, стала дополнительная вертикальная нагрузка от веса двигавшегося комбайна.

Незатухающая активизация карстово-суффозионных процессов на юге Братского водохранилища представляет опасность местных жителей, сельхозугодий и населенных пунктов.

Результаты исследования подтверждают необходимость дальнейшего внедрения методов дистанционного и геофизического мониторинга на сельскохозяйственных землях Южного Приангарья в зоне влияния водохранилищ для оперативного контроля их состояния и предотвращения подобных катастрофических событий в будущем.

5. БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы благодарны ведущему инженеру ИЗК СО РАН Ю.С. Тарасовой за помощь при проведении полевых работ.

6. ЗАЯВЛЕННЫЙ ВКЛАД АВТОРОВ / CONTRIBUTION OF THE AUTHORS

Все авторы внесли эквивалентный вклад в подготовку рукописи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

All authors made an equivalent contribution to this article, read and approved the final manuscript.

7. РАСКРЫТИЕ ИНФОРМАЦИИ / DISCLOSURE

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанного с этой рукописью.

The authors declare that they have no conflicts of interest relevant to this manuscript.