Главная страница ДонНТУ | Страница магистров ДонНТУ | Поисковая система ДонНТУ
Главная | Результаты поиска | Диссертация | Ссылки
Неотектоническая активность и проницаемость трещинных структур
гранитного массива Каменные могилы
Алехин В.И., Пристинская М.В., Тобиаш В.Э., Койнаш П.В.
Наукові праці Донецького державного технічного університету.
Серія: гірничо-геологічна. Випуск 45. -
Донецьк, ДонДТУ, 2002. - С. 107-112.
Изучение неотектонической активности разрывных нарушений и их проницаемости
для флюидов позволяет решать широкий спектр геологических и экологических задач. Это
задачи геологического картирования, поисков твердых полезных ископаемых и воды,
прогнозирование потенциально опасных участков для строительства и возможных
загрязнений подземных вод и т. д. Первые результаты таких исследований в региональном
плане для Приазовского массива в связи с оценкой его рудоносности приведены в работе [I].
Для выполнения таких исследований должны применяться экспрессные и относительно
дешевые методы, позволяющие за короткий срок охватить большие площади. Этим
требованием, на наш взгляд, удовлетворяют дистанционные методы на основе
дешифрирования космоснимком (КС) и аэрофотоснимков (АФС) с заверкой результатов
дешифрирования на отдельных участках наземными экспрессными геофизическими и
геохимическими методами.
Авторами на площади гранитного массива Каменные Могилы впервые апробирована
методика выявления неотектонически активных структур по результатам детального
дешифрирования крупномасштабных ЛФС с последующей заверкой отдельных структур
наземной радиоволновой съемкой структурно-геодинамического картирования (СГДК-А) и
газовой съемкой по С02. Комплекс этих наземных методов позволяет не только быстро
выявить скрытые под рыхлыми наносами разрывные структуры различных порядков, но и
оценить их современную активность и проницаемость для газово-жидких флюидов.
Основные положения нового направления изучения разрывных структур и их
геодинамической активности (СГДК) хорошо описаны в литературе [2, З]. Их главное
преимущество перед традиционными геофизическими и геохимическими методами в
использовании покровных отложений как источника информации о строении и
геодинамическом состоянии коренного массива. Следует отметить, что способ СГДК-А
защищен авторским свидетельством и патентами ряда стран (России, США, Канады и др.)
Аппаратура разработана на кафедре полезных ископаемых и экологической геологии
ДонНТУ. Разрывные структуры данным способом выявляются на основе анализа
азимутальной (в плане) анизотропии электропроводности покровных грунтов. В зоне
нарушений направление максимальной электропроводности грунтов резко отличается от
фонового. Разработаны ряд показателей, которые позволяют оценивать степень отклонения
электропроводности от местного, регионального и глобального фона. Применение газовой
съемки по С02 основано на том положении, что над разрывными структурами в покровных
отложениях формируются ореолы повышенных содержаний углекислого газа. Причины их
формирования многообразны — повышенная проницаемость в зоне разрывного нарушения за
счет дробления коренных пород, подток подземных вод, несущих растворенный С02, реакции
па геохимических барьерах с выделением С02 и т.д. Повсеместно отмечается повышение
газового потока над разломами в связи с их активизацией.
Участок для апробации методики выбран не случайно. Гранитный массив Каменные
могилы изучается давно и всесторонне, в том числе и с привлечением дистанционных
методов исследования [4-7]. Накоплен большой материал по разломной и трещинной
тектонике, дайковым и жильным образованиям, металлогении массива и т.д. Сам массив
расположен в верховьях реки Каратыш, левого притока реки Берда. В тектоническом плане
массив приурочен к западному крылу крупной Мангушской или Центральноприазовской
синклинальной складки, ось которой имеет субмеридиональное простирание. Достаточно
отчетливо он оконтурен лишь в юго-восточной части, где совпадает с направлением русла р.
Каратыш. Именно здесь, на правом берегу реки наблюдаются скальные выходы гранитов и
наиболее крутые склоны двух субпараллельных хребтов, простирающихся в северо-западном
направлении. Хребты разделены между собой лощиной и состоят из отдельных горных
вершин, называемых «могилами». Гранитный массив приурочен к узлу пересечения
нескольких региональных разломов - Розовского (субмеридионального),
Каменномогильского (СЗ простирания), Екатериновского (СВ простирания) [4-6] В
кристаллическом фундаменте площади наиболее ярко выраженными структурами являются
разломы субмеридионального (Розовский) и северо-западного (Каменномогильский)
простирания. К последней структуре приурочен дайковый пояс, сложенный главным образом
дайками кварцевых порфиров.
На первом этапе исследований детально проанализированы АФС площади и
выделены прямолинейные структуры — линиаменты, предположительно отражающие
положение разрывных нарушений и трещин. При дешифрировании АФС использовались
общеизвестные признаки проявления разломов и трещин — спрямленные участки рек и
овражно-балочной сети, прямолинейные очертания водохранилища, параллельные изгибы
оврагов и балок, выразительные формы макро и микрорельефа, линейно расположенные
скалистые гряды, гребешки, линейно расположенные участки пышной растительности и т. д.
Результаты дешифрирования АФС северной части массива показаны на рисунке. Как видно
из рисунка наиболее развиты на участке две системы разрывов и трещин: простирания —
290-310° и 60-70°.
Рисунок. Схема трещинной тектоники северной части гранитного массива Каменные
Могилы по данным дешифрирования крупномасштабных аэрофотоснимков (АФС) с
результатами газовой съемки по СО2: 1 — трещинные зоны по данным дешифрирования
АФС; 2 — аномалии углекислого газа, превышающие фон в 3 и более раза; 3 — аномалии
углекислого газа, превышающие фон в 2 раза; 4 — профили газовой и радиоволновой (СГДК-
А) съемок; 5 — контур выходов гранитов на дневную поверхность
По результатам дешифрирования АФС проведен статистический анализ. При этом все
трещины и разрывные структуры сгруппированы по простиранию через 10°. Данные анализа
приведены в таблице. Как видно из таблицы названные направления доминируют в
ориентировках трещинных структур. Сопоставление наших данных с результатами полевого
изучения трещин, жильных и дайковых образований в обнажениях по ряду локальных
участков, выполненных другими авторами [4,6,7], показывает, что эти направления отражают
не только ориентировку контракционных и тектонических трещин, но они контролируют
расположение даек, кварцевых жил и метасоматических зон с рудной минерализацией.
Для заверки наиболее протяженных трещинных зон на участке пройдено несколько профилей
газовой и радиоволновой (СГДК-А) съемок. Расположение этих профилей показано на
рисунке. Шаг наблюдений в профилях составлял 5-10 м. Количество точек наблюдения по
газовой съемке составило 340 точек, по радиоволновой—150. Газовая съемка выполнена в
варианте по подпочвенному воздуху с глубиной отбора
проб 0,5 м. Концентрации С02 измерялись непосредственно на точках шахтным
интерферометром ШИ-10 в объемных %. На отдельных участках в шпурах газовой съемки
специальным прибором с точностью 0,1°С проведено измерение температуры грунтов на
глубине 0,5 м.
По результатам статистической обработки данных газовой съемки установлено
значение местного фона, за которое принято модальное значение 0,5 объемных %. За
аномальный уровень газового поля принято двух и трехкратное превышение фона, т.е. 1 и 1,5
объемных процентов. С учетом выбранных критериев аномальности на площади
исследований выделено 5 аномалий С02, положение которых показано на рисунке.
Как видно из рисунка все аномалии газа приурочены к трещинным структурам, выделенным
по дешифрированию АФС.
Проведена оценка интенсивности и ширины газовых аномалий, связанных с двумя наиболее
развитыми системами трещинных структур простирания 290° и простирания 70°. Во-первых,
обе эти системы проявлены аномалиями С02, что свидетельствует об их хорошей
проницаемости. Во-вторых, трещинные структуры простирания 70° характеризуются
аномалиями максимальной интенсивности, превышающими уровень 3-х фоновых значений, а
также максимальной шириной (аномалии 1,4). Трещинная зона простирания 70° в районе
газовой аномалии 1 контролирует выходы подземных вод к дневной поверхности (рисунок).
Измерение температуры грунтов в пределах газовой аномалии 1 показало ее резкое падение,
что также указывает на подток более холодных вод из нижних горизонтов коренного массива
к разогретой дневной поверхности. Температура последней в период исследований достигала
40°С, а местами и выше. Приведенные данные свидетельствуют о том, что наиболее
проницаемыми структурами участка на современном этапе его развития являются разрывные
структуры простирания 60-70°.
Результаты радиоволновой съемки СГДК-А подтвердили наличие трещинных
структур, выделенных по результатам дешифрирования АФС и газовым исследованиям.
Установлено также, что характерной особенностью поля электропроводности грунтов на
участке исследований является его четкая анизотропия. При этом максимальная
электропроводность наиболее часто наблюдается в двух направлениях — 0°±15° и 300°±15°
Первое направление отвечает глобальному фону и в тоже время совпадает с простиранием
Розовского регионального разлома. Второе направление хорошо согласуется с простиранием
Каменномогильского регионального разлома. Такие особенности поля анизотропии
электропроводности четвертичных рыхлых отложений указывают на повышенную
активность разрывных структур СЗ ориентировки в неотектонический этап развития
территории. Об этом же свидетельствует анализ АФС южной части гранитного массива. В
этой части массива просматривается линиамент СЗ простирания, вдоль которого
протягивается русло р. Каратыш и одного из наиболее протяженных ее правых притоков.
Данный линиамент выделялся и ранее [4]. На наш взгляд линиамент отражает правый сдвиг,
так как вдоль этой структуры наблюдается совершенно отчетливое правостороннее смещение
контура выходов гранитных скал. На сдвиговый тип деформаций указывает и
кулисообразное расположение мелких линейных структур, отдешифрированных по АФС в
районе рассматриваемой структуры.
Сопоставление наших данных с результатами исследований других авторов позволяет
сделать ряд выводов. Во-первых, наиболее выраженными разрывными структурами
гранитного массива являются структуры двух простираний — 290-310° и 60-70°, эти
структуры были активны на начальной стадии формирования гранитного массива и
сохранили свою активность в неотектонический и современный этапы. Во-вторых, эти
структуры были наиболее проницаемы на всех этапах развития массива, что подтверждается
ориентировками тел пегматитов, даек кварцевых порфиров, кварцевых жил и зон
метасоматических изменений. При этом необходимо подчеркнуть, что для структур СЗ
ориентировки максимальная активность и проницаемость характерна для этапа
формирования Каменномогильского дайкового пояса [4]. На современном этапе наиболее
проницаемы разрывные структуры простирания 60-70°. Вдоль них располагаются выходы
подземных вод к дневной поверхности, они же часто контролируют положение участков с
пышной растительностью. Эти же структуры имели важное значение при метасоматической
переработке гранитов и формировании повышенных концентраций редких и радиоактивных
элементов |4,5,7].
Список литературы
1. Алехин В.И. Проницаемость и неотектоническая активность разломов Приазовского блока
УЩ в связи с оценкой их рудоносности // Наукові праці ДонНТУ: Cepiя гірничо-геологічна.
ВИП.32. —Донецьк. ДонНТУ, 2001. —С. 38--44.
2. О новом методе структурно-геодинамических исследований / Б.С.Панов, Ю.С.Рябоштан,
У.П.Тахтамиров, В.И.Алехин // Советская геология, 1984. — № 1. — С. 66-75.
3. Панов B.C., Тахтамиров Е.П. Новое в геолого-геофизических исследованиях // Изв. вузов,
Геология и разведка, 1993. —-№ 3, — С. 57-58.
4. О трещинной тектонике гранитного массива Каменные Могилы / В.А.Корчемагин,
Н.В.Бутурлинов, В.И.Куненко, И.II.Шаталов // Геологический журнал, 1982. — № I. — Т 42.
— С. 109-113,
5. Шаталов 11. П. К вопросу об использовании результатов дешифрирования космо- и аэро-
фотоснимков при изучении особенностей геологического строения Восточного Приазовья //
Геологический журнал, 1982.—№ t.—T42.—C. 68-76.
6. Шаталов Н.Н. Дайки Приазовья. — Киев: Наук. думка, 1986. — 192 с.
7. Шаталов Н.Н., Сиренко В.А. Роль неотектонически активных разрывных нарушений и
размещении индикаторной растительности в пределах массива «Каменные Могилы»
(Приазовье) // Труды филиала Украинского степного природного заповедника «Каменные
Могилы». — Киев: Фито-социоцентр, 1998.—С. 27-34.