В библиотеку

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ЗОНЫ И ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ МЕТОД ИХ ВЫЯВЛЕНИЯ

Алехин В. И., Ребенко Я. В., Шелест К. В.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Сучасні тенденції наукової парадигми географічної освіти України – 2010 / Матеріали VI міжвузівської науково-практичної конференції. – Донецьк, ДІСО, 2010. – с. 94-97.

     В настоящее время в связи с интенсивными горными работами в Донбассе актуальна проблема деформаций жилых зданий и промышленных сооружений. Установлено также, что наиболее опасные участки приурочены к активным в современную эпоху разрывным нарушениям. Такие структуры в верхней части покровных отложений проявляют себя в виде аномалий геофизических полей и геохимических полей, которые формируют геодинамические зоны [1, 2, 3] .

     Для выявления геодинамических зон в покровных отложениях и оценки их современной активности в 70-е годы прошлого столетия был разработан комплекс методов структурно-геодинамического картирования (СГДК). Одним из таких методов является азимутальный способ изучения анизотропии электропроводности почвенных отложений (СГДК-А) [3]. Способ СГДК-А основан на явлении азимутальной неоднородности электропроводности поверхностного слоя покровных отложений в связи с геодинамическими процессами в недрах. Для реализации способа СГДК-А разработан прибор – электронный фиксатор аномалий (ЭФА). Прибор ЭФА позволяет оперативно выявлять геодинамические зоны по изменению анизотропии электропроводности в покровных отложениях до глубины 2,5 м. Метод прошел широкую апробацию в разных странах (Беларусь, Россия, Узбекистан, Киргизии, Китай).

     В 2010 году в городе Ясиноватая Донецкой области с целью выявления геодинамических зон, связанных с Пантелеймоновским, Октябрьским и другими надвигами были проведены исследования методом СГДК-А.

     Был пройден профиль протяженностью в несколько километров с шагом наблюдения 25м. Привязка пикетов профиля проводилась по космоснимку и с помощью прибора GPS.

     Методика исследований анизотропии электропроводности грунтов заключалась в следующем. На каждой точке (пикете) профиля установка ЭФА ориентировалась с помощью компаса приемником на север. Затем в горизонтальной плоскости по часовой стрелке проводились измерения с угловым шагом в 30 градусов. Каждому фиксированному положению приемника присваивался порядковый номер (код) от 0 до 12. Снятые замеры отражают электропроводность грунтов в различных направлениях. Их анализ позволил установить направления с максимальной электропроводностью в пределах каждого из 4 квадрантов (секторов) круга на каждом полевом пикете съемки.

     Для выявлений аномальной анизотропии электропроводности грунтов использовались три показателя: К1 – степень устойчивости ориентировок максимальной электропроводности по профилю; К2 – степень отличия ориентировок максимальной электропроводности на пикете от глобального фона; К3 – степень отличия ориентировок максимальной электропроводности на пикете от фона участка съемки. Все показатели выражались в условных единицах – баллах. Фоновая анизотропия электропроводности на участке определялась по результатам статистических расчетов. Для устранения случайных помех значения показателей сглаживались в окнах различной величины (5, 7, 11 пикетов).

     В результате исследований для конкретных ландшафтных и тектонических условий было установлено, что наиболее оптимальным окном при шаге наблюдений 25 м является окно в 11 пикетов. Именно такое окно сглаживания обеспечивает наиболее четкое проявление крупных надвигов в графиках показателей по профилю. С целью усиления сигнала и повышения надежности выделения геодинамических зон тектонической природы были рассчитаны 2 мультипликативных показателя. Первый отражал произведение К1 и К2, второй – К1 и К3.

     Для повышения достоверности обработка данных и расчет показателей выполнялись с использованием компьютерных программ двумя независимыми исполнителями. Затем результаты обработки сравнивались.

     По результатам обработки данных построены графики показателей СГДК-А и выделены аномальные участки – геодинамические зоны (Рис.1). Установлено, что аномалии наблюдаются по комплексу показателей в районе пикетов 7-32, 129-128, 162-166. Часть аномалий связана с зоной влияния крупного Пантелеймоновского надвига или с другими мелкими разрывными нарушениями, что находит подтверждение в геологических данных (Рис. 2). Геодинамическая зона в районе пикетов 211-216 пикетов отличается необычной активностью. На геологической карте крупных разрывных нарушений на участке этой зоны не отмечается (см. Рис. 2). Учитывая тот факт, что геолого-разведочными работами мелкие разрывы не устанавливаются, мы предполагаем здесь активный тектонической разрыв небольшой амплитуды. Известно, что часто небольшие развивающиеся разрывы наиболее активны в геодинамическом плане. Эти структуры могут представлять большую опасность для целостности зданий. Деформации вдоль таких структур отмечались в г. Донецке [3, 4, 5].

Рисунок – 1 – Графики мультипликативных показателей СГДК-А по профилю ЯС - 1 (г. Ясиноватая)

Рисунок 2 – Тектоническая схема участка работ с геодинамическими зонами по данным СГДК-А
1 – надвиги; 2 – зона Пантелеймоновского надвига; 3 – геодинамические зоны; 4 – профиль СГДК-А; 5 – номера: а – точек GPS, б – пикетов профиля.

     По результатам проведенных исследований можно сделать ряд выводов. На участке города Ясиноватая было выявлено несколько крупных аномалий, фиксирующих швы Пантелеймоновского надвига, а также невыявленный ранее разлом. Данные структуры представляют собой опасность для устойчивости жилых и промышленных зданий, а также для здоровья населения. В пределах геодинамических зон, связанных с разломами, формируются аномальные электромагнитные и геохимические поля, которые неблагоприятно воздействуют на самочувствие людей.

     В ходе исследований установлена, что одна из очень активных аномалий протягивается в направлении важного техногенного объекта – резервуара питьевой воды для 3-го микрорайона г. Ясиноватая. В связи с этим возникает необходимость в детальных исследованиях методом СГДК-А вокруг этого объекта.

     В пределах всего исследуемого участка проходит железная дорога, которая также подвергается влиянию выявленных разломов. Геодинамическая зона в пределах пикетов 211-216 также требует детальных исследований, так как располагается среди жилых зданий. В целом, с целью обеспечения безопасности жизнедеятельности населения участок требует детальных исследований вблизи всех выявленных геодинамических зон с параллельным изучением целостности зданий и коммуникаций.

Литература

1. О новом методе структурно-гединамических исследований / Панов Б.С., Рябоштан Ю.С., Алехин В.И. и др // Советская геология. – 1984.– № 1. – С.66-75.

2. Hовые методы изучения современной геодинамики активизированных областей /Панов Б.С., Рябоштан Ю.С., Алехин В.И и др. // Вестн. Киевского ун-та. Прикладная геохимия и петрофизика. – Киев: 1983. – Выпуск 10. – С.91-99.

3. Геодинамическое картирование: методы и аппаратура / [Алехин В. И., Аноприенко А. Я., Анциферов А. В., Купенко В. И., Панов Б. С., Приходько С. Ю.]. – Донецк : ДонНТУ, Технопарк ДонГТУ «Унитех», 2007. – 144 с.

4. Санина О.Н., Алехин В.И. Зоны экологического риска и методы их обнаружения на примере города Донецка // Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів. Зб. доп. VI міжнар. наук. конф. аспірантів і студентів. – 2007. – Т. 2. – С.102-103.

5. Алехин В.И., Санина О.Н., Сахарова Н.А., Ковалева О.А. Зоны геолого-экологического риска тектонической природы и безопасность жизнедеятель-ности //Наукові праці ДонНТУ. Серія гірничо-геологічна. – 2007. – Вип. 6(125). – С. 149-152.