Источник: Сборник VII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «География, геоэкология, геология: опыт научных исследований», 11-14 мая 2010 года, г. Днепропетровск.
Для выявления геодинамически активных зон 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), разработанный в ДонНТУ. 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 2,5-3м. Метод прошел широкую апробацию в разных странах - Беларусь, Россия, Узбекистан, Киргизии, Китай.
В 2007 году в микрорайоне Широком города Донецка с целью выявления крупного разлома (надвига) проведены исследования методом СГДК-А. Исследования были проведены с шагом наблюдений 20-25м. Была выявлена крупная аномалия, фиксирующая выход надвига по рыхлые отложения. Выявленная аномалия прослежена на участке предполагаемого жилищного строительства. Геологоразведочными работами было установлено, что разломная зона в коренных породах проявлена мощной зоной дезинтеграции и представляет опасность для жилых зданий.
В 2009 году нами для уточнения положения разрывного нарушения и оценки его активности проведена детальная съемка методом СГДК-А. Шаг наблюдений в профиле составил 5м. Привязка начала и конца профиля проводилась по космоснимку и прибором GPS.
На каждой точке (пикете) профиля установка ЭФА ориентировалась с помощью компаса на север. Затем в этом положении измерялась электропроводность, и брус перемещался в горизонтальной плоскости по часовой стрелке для снятия замеров в других направлениях. Измерения проводились с угловым шагом в 30 градусов. Каждому фиксированному положению приемника присваивался порядковый номер (код) от 0 до 12. Исходная позиция имела номер 0. Последний замер брался в позиции 12. Последний замер дублировал измерения в исходной позиции и являлся контрольным. В случае отличия первого и последнего замера более чем на 4 единицы, измерения на точке наблюдения повторялись. Такой прием обеспечивал высокое качество наблюдений.
Снятые замеры отражают электропроводность грунтов в различных направлениях. Их анализ позволяет установить направление 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. Для большей достоверности результатов, съемка проводилась двумя независимыми операторами по одним и тем же пикетам.
Для выявления фоновой анизотропии электропроводности на участке проведены статистические расчеты по всем замерам.
Обработка полевых данных по профилю проводилась методом сглаживания с окном сглаживания в 5, 7, 11 пикетов. В результате было установлено, что наиболее оптимальным окном при шаге наблюдений 5м является окно в 7 пикетов. Процедура обработки данных и расчет показателей выполнялись с использованием компьютера каждым оператором отдельно. Затем результаты обработки сравнивались.
По результатам обработки данных построены графики показателей СГДК-А и выделены аномальные участки (Рис.1). Установлено, что главная аномалия наблюдается по комплексу показателей в районе пикетов 78-98 (см. рис 1).
1 — покровные отложения, 2 — коренные породы, 3 — надвиг, 4 — комплексные аномалии СГДК-А, 5 — графики параметров СГДК-А
Здесь наблюдаются максимальные значения по всем трем показателям. Также можно выделить еще два аномальных участка в районе 2-13 и 22-37 пикетов. Положение главной аномалии по данным 2009 года, фиксирующей надвиг, в целом соответствует данным съемки 2007 года.
Следующие исследования были проведены в сентябре 2009 года в районе 3-го корпуса ДонНТУ. Шаг наблюдений в профиле также составил 5 м. В один день в разное время было сделано 3 съемки (время съемок: 10:28, 11:55, 12:40). Цель исследований — изучение изменений анизотропии электропроводности грунтов во времени. Данная задача для СГДК-А была поставлена впервые.
В результате проведенных исследований было установлено, что электромагнитное поле изменяется во времени. Наблюдается изменение роз-диаграмм электропроводности грунтов, характеризующих местной фон (рис. 3).
Разница во времени между первой и второй съемкой составила 1,5 часа, между второй и третьей — 40 минут. В первом случае мы видим более значительные изменения параметров и колебания поля, чем во втором, где розы-диаграммы почти аналогичны. То есть можно сказать, что наибольшая сходимость результатов наблюдается в том случае, когда разница во времени минимальна. В целом можно утверждать, что данный участок недр геодинамически довольно активный, поскольку параметры меняются в довольно короткие промежутки времени.
Наиболее устойчивым показателем во времени является показатель К2 — степень отличия ориентировок максимальной электропроводности на пикете от глобального фона, который в разное время ведет себя практически одинаково. Его максимум приходится на 10-13 пикет и сохраняется на этом месте на протяжении всех трех съемок. Наиболее изменчив показатель К1. В целом в районе 3 корпуса ДонНТУ закартирована устойчивая аномалия в интервале 10-13 пикетов. Эта аномалия фиксирует мелкое разрывное нарушение, что подтверждается геологоразведочными данными. Надо сказать, что аномалия довольно активна, она пересекает учебный корпус. В стенах и перекрытиях здания наблюдаются деформации.
По результатам исследований 2009 года можно сделать ряд выводов. На участке микрорайона Широкий выявлена крупная аномалия СГДК-А, фиксирующая надвиг. Надвиг активен и может представлять опасность для жилых зданий. При проектировании и строительстве зданий следует учесть результаты проведенных исследований.
В районе 3-го корпуса ДонНТУ установлено, что электромагнитное поле изменяется во времени. Такой результат указывает на повышенную активность недр. Наличие мелких разрывных нарушений усложняет ситуацию. На данном участке необходимо проведение режимных наблюдений.
О новом методе структурно-гединамических исследований / Панов Б.С., Рябоштан Ю.С., Алехин В.И. и др // Советская геология. — 1984. — № 1.— c.66-75.
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.
. Воевода Б.И., Соболев Є.Г., Русанов А.Н. и др. Геодинамика и ее экологическое проявление// Донецк, научные труды Донецкого государственного технического университета.. Сер. Горно-геологическая, 2001, вып. 23. — С. 3-10.
Санина О.Н., Алехин В.И. Зоны экологического риска и методы их обнаружения на примере города Донецка // Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Зб. док. VI междун. науч. конф. аспирантов и студентов. — 2007. — Т. 2. — С.102-103.
Алехин В.И., Санина О.Н., Сахарова Н.А., Ковалева О.А. Зоны геолого-экологического риска тектонической природы и безопасность жизнедеятельности //Научные труды ДонНТУ. Серия горно-геологическая, — 2007. — Вып. 6(125). — С. 149-152.