Гидросфера: Опасные процессы и явления (Dec 2019)
ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В СЕЛЕВОЙ ГЕОСИСТЕМЕ
Abstract
Рассматривая эволюцию селевой геосистемы как непрерывный процесс, включающий в себя последовательность стадий её эволюции (формирование массива рыхлообломочных пород в селевом очаге в результате геологических процессов, трансформация его в потенциальный селевой массив вследствие диагенеза и морфогенеза, возникновение и движение селя, разгрузка крупнообломочного и затем – тонкодисперсного материала и прохождение селевого паводка), можно описать каждую стадию эволюции селевой геосистемы как переход с одного подсистемного уровня на другой, а смену состояний системы, обусловленную физическими процессами, происходящими внутри системы - как фазовые переходы первого рода. Наиболее важен переход из твёрдого состояния (потенциальный селевой массив как условно однородное твёрдое тело, обладающее внутренней структурой) в селевой поток (квазижидкое состояние). Эволюция потенциального селевого массива и обеспечение его перехода в другое фазовое состояние обусловлена не только внешними факторами (поступление в селевой очаг свободной воды), но и внутренними: прежде всего, минералогическим составом горных пород потенциального селевого массива (содержанием гидрофильных минералов). С этой точки зрения, важнейшим параметром, обуславливающим как связность грунтов потенциального селевого массива, так и условия его перехода в жидкую фазу, и позволяющим построить физическую модель, являются электрические силы на контактах между элементами минерального скелета (глинистыми частицами), обеспечивающие энергию связи между ними. Жидкая составляющая селя традиционно описывается как «селевая суспензия», однако с точки зрения физики суспензией связный сель не является, поскольку суспензия – это взвесь, грубодисперсная система, состоящая из твёрдой дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды, в которой твёрдое вещество равномерно распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном состоянии. Такая среда не способна переносить на большие расстояния глыбово-валунный материал, имеющий более высокую плотность, чем суспензия. Но связный сель представляет собой условно однофазную систему, в которой вода находится преимущественно в молекулярно связанном состоянии. Наиболее близкий физический аналог связного селя – коллоидная система, поскольку в связном селе частицы мелкозёма распределены в непрерывной дисперсионной среде и в осадок не выпадают. Это обстоятельство является ключевым при физическом моделировании связных селей. Литература Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Наука, 1990. 128 с. Виноградов Ю.Б. Этюды о селевых потоках. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 144 с. Казаков Н.А. Селевой процесс как цепь фазовых переходов // Тезисы докладов III Всероссийской конференции с международным участием «Геодинамические процессы и природные катастрофы» (г. Южно-Сахалинск, 27-31 мая 2019 г.). Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2019. С. 140. Казаков Н.А. Эволюция селевой геосистемы как процесс самоорганизации упорядоченных структур // Геориск. 2015. № 2. С. 28-30. Казаков Н.А., Рященко Т.М., Генсиоровский Ю.В., Ухова Н.Н. Состав пород потенциальных селевых массивов как фактор, определяющий структурно-реологический тип селевого потока // Труды Второй конференции «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита», посвященной 100-летию С.М. Флейшмана (г. Москва, 17-19 октября 2012 года) / Отв. ред. С.С. Черноморец. М.: Географический факультет МГУ, 2012. С. 45-46 Осипов В.И. Физико-химическая теория эффективных напряжений в грунтах. М.: ИФЗ РАН, 2012. 72 с. Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства: состав, строение и формирование свойств. М.: ГЕОС, 2013. 575 с. Охотин В.В. Грунтоведение. СПб: Центр генетического грунтоведения, 2013. 231 с. Перов В.Ф. Селеведение: учебное пособие. М.: Географический факультет МГУ, 2012. 272 с. Перов В.Ф. Селевые явления: терминологический словарь. М.: Издательство Московского университета, 1996. 45 с. Руководящий документ РД 52.30.238-90. Руководство селестоковым станциям и гидрографическим партиям. Выпуск 1. Организация и проведение работ по изучению селей. М.: Гидрометеоиздат, 1990. 200 с. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 319 с. Степанов Б.С., Степанова Т.С. Механика селей: эксперимент, теория, методы расчета. М.: Гидрометеоиздат, 1991. 379 с. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1983. 928 с. Флейшман С.М. Сели. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 312 с. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам / Пер. с англ. Ю.А. Данилова. М.: Мир, 1991. 240 с. Химический энциклопедический словарь / Гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1983. 791 с. Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): учебник для строит. вузов. М.: Высшая школа, 1983. 288 с. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. Введение в теорию диссипативных структур / Пер. с нем. А.С. Доброславского; под ред. Ю.Л. Климонтовича М.: Мир, 1979. 280 с.
Keywords
