Необходимость геодинамического районирования городских территорий на примере г. Гомеля

0
355
геодинамическое районирование Гомеля

Метод геодинамического районирования позволяет выделять блочное строение земной коры, активные разломы и тектонически напряженные зоны, производить расчеты напряжений, проницаемости и влагогазоемкости пород и разрабатывать на этой основе профилактические меры для обеспечения безопасности и эффективности освоения и эксплуатации недр и земной поверхности. Геодинамические явления есть результат обмена энергией в блочном горном массиве земной коры, деформирующегося (разрушающегося) в условиях существующего или возникающего предельно напряженного состояния. Классы геодинамических явлений определяются характером и степенью энергетического взаимодействия природной и техногенной системы напряженно-деформированным состоянием массива в местах их проявления. Сила и вид реализации геодинамического явления характеризуются:

  • степенью природной напряженности участка земной коры, в общем случае обратно пропорциональной отношению глубины распространения зоны предельно напряженного состояния к толщине литосферы;
  • интенсивностью техногенного воздействия на горный массив и земную поверхность.

Современная аномальная геодинамика недр, т. е. современные СД (супердеформационные)-процессы в зонах асейсмичных разломов являет собой новый фактор социально-экономического, экологического и страхового риска. Понятие “геодинамическая опасность” следует считать, как подверженность определенной территории воздействию современной аномальной геодинамике недр, которое при определенных обстоятельствах может привести к негативным последствиям для человека и среды его обитания. В этом случае современные СД-процессы, которые проявят себя в необжитых районах представляют собой геодинамическую опасность, но не создают геодинамического риска.

Для разработки методов оценки геодинамического риска и геодинамической опасности, когда имеют место современные СД земной поверхности в зонах асейсмичных разломов, необходимо детально рассмотреть, как формируется негативное воздействие аномальной геодинамики разломов на объекты.

В этой связи под современным активным разломом понимается такая разломная зона, в которой происходят современные короткопериодические (первые месяцы и годы), пульсационные и/или знакопеременные деформации (СД-процессы) со скоростями не менее 10-5 в год.

При оценке геодинамической опасности объектов наибольшее негативное воздействие на них будут оказывать именно СД-процессы, так как последние достигают аномально высоких деформаций, соизмеримых с порогом разрушения, за сравнительно короткое время (соизмеримое с периодом эксплуатации объектов). Полагая, что геодинамическая опасность есть вероятность появления современных СД-процессов в данном месте и в данное время, можно подойти к количественной оценке геодинамического риска. Исходная основа для формулировки понятия “геодинамический риск” предполагает, что любой риск есть математическое ожидание ущерба. Геодинамический риск есть вероятность появления современных СД- процессов, способных к выводу объекта риска из режима нормального функционирования, сопровождающегося материальным ущербом.

Проведенные работы по геодинамическому районированию показывают, что блоки земной коры разных рангов могут быть выделены не только в тектонически активных областях, но и в таких, которые традиционно считаются тектонически стабильными на современном отрезке геологической истории. Это говорит о том, что и в стабильных областях находятся силы, которые вызывают современные перемещения блоков друг относительно друга, формируют тектонически напряженные и разгруженные зоны, создают геодинамическую опасность при освоении недр и земной поверхности.

Для исследований за геодинамический полигон принята вся террито­рия города. В целях геодинамического районирования выполнены профиль­ные локальные и площадные измерения в период с 1997 по 2001 гг. на базе городской нивелирной сети. На площадных построениях нивелирные сети, включающие около 300 знаков, имели вид полигонов, суммарный периметр которых составлял 200 км. При локальных построениях профильные ниве­лирные линии формировались из существующих знаков вкрест предполагае­мым разломам и разрывам. Длина профилей составляла от 2 до 7 км. Рас­стоянием между реперами, в основном это 0,5… 1,0 км, определяется точ­ность картирования аномалий, преобладающий тип γ-аномалии.

Профильные локальные измерения позво­лили представить территорию города в виде десяти сочлененных блоков и определить средние скорости и направления их вертикальных перемещений. Значение средних скоростей достаточно условны, они находятся в зависимо­сти от выбранного периода наблюдений, и возможно знакопеременны. С уве­ренностью можно говорить только о наличии блоков и сохранении общей тенденции движений. При совместной интерпретации результатов геодезиче­ских, геофизических, геохимических и геологических наблюдений они долж­ны быть отнесены к одной эпохе. Картирование разрывных нарушений и анализ проведённых исследо­ваний позволяют сделать вывод о потенциальной опасности современного динамического состояния территории г. Гомеля относительно целостности инженерных сооружений в период, определённый для срока их эксплуата­ции. Все разрывные нарушения проходят по районам с повышенной техно­генной нагрузкой. Современные темпы строительства ещё боль­ше её увеличивают, причём геометрические размеры зданий и сооружений соизмеримы с шириной тектонических нарушений, что обязательно приведёт к неравномерности осадок. Капиталовложения в строительные и монтажные работы огромны, причём эффективные ремонтные работы организовывать сложнее, чем возводить новостройки. К участкам повышенной опасности от­носятся зоны тектонических нарушений и особенно узлы пересечения геодинамически активных зон разных простираний и кинематических типов. Учёт современного геодинамического состояния необходим ещё на стадии проек­тирования.

По результатам повторного нивелирования на территории г. Гоме­ля построены кривые современных вертикальных движений земной поверхности. По аналогии с проведенными многолетними исследова­ниями в Припятском прогибе на территории г. Гомеля можно провести морфологический анализ кривых и выделить устойчивую совокупность основных типов аномалий, которые отражают специфику движений земной поверхности непосредственно над разрывными нарушениями.

Наиболее широко распространён тип γ-аномалий. Этот тип характеризуется устойчивым пикообразным опусканием земной по­верхности в наиболее узкой в сравнении с другими типами аномалий зоне. Её ширина является устойчивой характеристикой и составляет: в Припятском прогибе 1,5 км при детальности наблюдений 0,8-1,0 км, на территории г, Гомеля – 1,0-1,5 км при детальности 400-500 м. Ам­плитуды движений в Припятском прогибе 20-40 мм, в черте г. Гомеля – З-б мм. Считается, что амплитуда такого типа аномалий не зависит от амплитуды самого разлома и его тектонического типа. Предполага­ется также, что данный тип аномалий обусловлен единым механизмом процессов, протекающих в разломной зоне.

Второй тип аномального движения земной поверхности – β-аномалия. Её основной морфологический признак заключается в из­гибе кривой современных движений, при этом ширина аномальной зо­ны значительно превышает ширину разломной зоны. Изгиб земной по­верхности имеет цилиндрическую конфигурацию, при которой ось ци­линдра с центральной частью разломной зоны. Устойчивой характери­стикой является амплитуда движений в осевой части аномалии. В При­пятском прогибе она составляет 13 мм, на территории г. Гомеля – 5 мм. Ширина аномалии соответственно составляет 12-14 км и 3 км. Формирование такого типа аномалий происходит с такой же скоро­стью, как γ -аномалий.

Третий тип – S-аномалии характеризуется градиентным изменени­ем движений. Наиболее устойчивой считается ширина аномалий, со­ставляющая в Припятском прогибе 10-15 км, на территории г. Гомеля 2,5-3 км. Амплитуда составляет соответственно 20 мм и 5 мм. Меха­низм возникновения движений данного типа определяется тектониче­скими нарушениями наклонной ориентации в обстановке субгоризон­тального напряжения. При уменьшении прочности на сдвиг в локаль­ной зоне разлома возникают сдвиговые перемещения, приводящие к смещениям земной поверхности. Схема, представляющая расположение выявленных по результа­там повторных нивелирований различных типов аномальных движений земной поверхности на территории г. Гомеля, представлена на рисунке 1. Следует отметить что, практически все выявленные на территории г, Гомеля аномалии вертикальных движений земной поверхности вне зависимости от их типа в целом согласуются с участками положитель­ных аномалий плотности α-потока, что может указывать на их общий источник.

Различные типы аномальных движений земной поверхности на территории г. Гомеля
Рис. 1. Различные типы аномальных движений земной поверхности на территории г. Гомеля


Автор:
О.К. Абрамович
Источник: Геология и полезные ископаемые четвертичных отложений: материалы VIII Университетских геол. чтений, 3–4 апр. 2014 г., Минск, Беларусь / редкол. А.Ф. Санько (отв. ред.) [и др.]. – Минск: «Цифровая печать» 2014. В 2-х частях– Ч. 1, 82 с.