ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2015, № 2, с. 99-110
УДК 551.248.2 (470.34)
ОСНОВЫ КОНЦЕПЦИИ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
© 2015 г. В. М. Макеев*, Н. В. Макарова**, В. Н. Леденев***, А. Л. Дорожко*, Н. В. Суханова**, Е. А. Карфидова*, И. В. Коробова*
* Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер., д. 13, стр. 2, Москва, 101000 Россия. Е-та11: vmakeev@mail.ru.
** Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Ленинские горы, д. 1, Москва, 119991 Россия. Е-таИ: makarovanat@yandex.ru.
*** ОАО "Атомэнергопроект", пл. Свободы, д. 3, Нижний Новгород, 603000 Россия. Е-mail: niaep@niaep.ru.
Поступила в редакцию 15.05.2014 г.
Опыт исследований территорий размещения атомных электростанций (АЭС) ГК "Росатом" и других особо ответственных объектов позволил сформулировать основные концептуальные положения обеспечения их геодинамической безопасности. Концепция предполагает изучение трех основных факторов: 1) структурно-формационного (геологического), 2) неотектонического (структурно-геоморфологического) и 3) структурно-геодинамического. В основу концепции положены представления об эволюции глубинных геодинамических систем разного ранга, разработанные в свое время В.И.Макаровым и нашедшие продолжение в работах других исследователей.
Ключевые слова: структурно-геоморфологическая и вещественно-структурная зональность, неотектонические структуры, структурно-геодинамические условия, изгибные деформации, разломы, геодинамически активные зоны (ГдАЗ), линеаменты.
ВВЕДЕНИЕ
Развитие высокоточных технологий производства энергии (крупные атомные и тепловые электростанции, пункты хранения ядерных материалов и радиоактивных веществ, гидроузлы, плотины и т.д.) и строительство других инженерных объектов приводят к ужесточению требований к оценке геодинамической безопасности территорий размещения этих объектов как на равнинах, так и в горных областях. В этой связи опасность аварии на энергетически важных объектах обусловливает необходимость обеспечивать высокие уровни надежности территорий их размещения.
К числу наиболее сложных задач относятся выявление и оценка активных разломов в оро-генах и геодинамически активных зон (ГдАЗ) в платформенных территориях. Эти структуры и закономерно связанные с ними опасные эндогенные и экзогенные процессы способны неожиданно нарушить устойчивость массивов горных пород или оснований особо ответственных со-
оружений. Если технологии выявления активных разломов, в том числе и сейсмогенерирующего характера, в горных областях отработаны достаточно надежно, то выявление зон повышенной активности в условиях платформы представляет до сих пор серьезную проблему [3-5]. Совершенно оправдано утверждение об отсутствии условий для формирования разломов, в том числе активизации древних, на платформах, особенно в их центральных частях [5, 8, 11, 14, 17]. В этой связи более реально выявление ГдАЗ и зон субгоризонтального рассогласования, криповых смещений и т.п., иными словами тех зон, которые относятся к категории неразломных. Как правило, их выявление производится с позиций штамповой или инденторной тектоники. Чтобы снизить субъективизм в их выявлении и оценке, разработаны основы концепции обеспечения геодинамической безопасности территорий экологически опасных инженерных объектов на основании опыта исследований на объектах ГК "Росатом" [6, 8, 9, 13]. Основные ее положения приводятся в данной статье.
Концепция предусматривает изучение высокоградиентных неоднородностей древней (донео-тектонической) геологической среды и неотектонических деформаций, преобразующих эту среду в разной степени. Обязательное условие - осуществление геодинамического контроля при их выявлении (деформаций) для снижения субъективизма. В свое время В.И. Макаров считал, что выявление и оценка неотектонических деформаций в платформенных условиях часто не выдерживает никакой критики, поскольку геодинамические условия их формирования, в том числе и активизированных древних разломов, часто рассматриваются без учета глубинных геодинамических процессов, а значит их существование можно поставить под сомнение [4, 5].
Главный принцип (методологической основой), на котором построена концепция, - признание современных геодинамических систем разного ранга и их влияния на формирование внутриплатформенных структур [3]. В этой связи разработан структурно-геодинамический метод, в основе которого лежит представление о развитии в земной коре платформ преимущественно из-гибных деформаций, разных по происхождению, возрасту и рангу, и, обязательно, с учетом вещественно-структурных неоднородностей. При этих условиях в относительно узком пространственно-временном диапазоне возможна концентрация зон аномальных напряжений и деформаций неразрывного типа (ГдАЗ и т.п.).
Согласно геодинамической концепции, исследования группируются в три блока: 1) геологический (вещественно-структурный), 2) неотектонический (структурно-геоморфологический) и 3) структурно-геодинамический. Как правило, такие работы выполняются совместно с геофизическими, сейсмологическими, инженерно-геологическими и другими исследованиями с целью достаточно надежного обоснования выделенных неотектонических структур. Геодинамическая концепция применялась на разных территориях древней Восточно-Европейской платформы, различающихся по строению древнего субстрата, наличию или отсутствию в них комплекса новейших отложений разного генезиса, в том числе покровных с целью обеспечения устойчивости особо опасных инженерных объектов. Эти районы отличаются друг от друга геодинамическими условиями формирования неотектонических структур и степенью их изученности [6-13]. По этим причинам рассмотрение концепции по бло-
кам проводится на примерах разных объектов -Белорусской АЭС и Нижегородской АЭС.
Белорусская АЭС, расположенная в пределах северо-западной части одноименной антекли-зы в Свирско-Ошмянском (Островецком) районе, - ключевой объект для изучения древних вещественно-структурных неоднородностей и их активизации. В качестве такового он рассматривается в связи с произведенным здесь большим объемом буровых и геофизических исследований, направленных на изучение глубоких горизонтов осадочного чехла и поверхности кристаллического фундамента. Это позволило создать представительную электронную базу данных буровых скважин и на ее основе рассмотреть вещественно-структурные (геологические) условия территории.
Нижегородская АЭС, расположенная в Нижнеокском регионе в пределах северо-западной части Токмовского докембрийского свода или одноименного новейшего поднятия, - ключевой для изучения неотектонических структур. Здесь ярко проявлены эрозионно-денудационные ступени, перекрытые минимальной мощностью отложений донского ледникового покрова. На этот район также создана электронная база данных буровых скважин, позволившая изучить четвертичные и палеоген-неогеновые отложения, их мощности, условия залегания и суффозионно-карстовые формы.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ (ВЕЩЕСТВЕННО-СТРУКТУРНЫЕ)
ИССЛЕДОВАНИЯ
Геологический (вещественно-структурный) блок работ направлен на выявление и анализ закономерностей строения древних структур (не-однородностей) кристаллического фундамента, в том числе выраженных в его поверхности, перекрывающих его осадочных породах и рельефе на основе имеющихся фондовых и опубликованных материалов, базы данных буровых и геофизических данных, а также специальных полевых исследований.
Древние структуры, образованные в прошлые тектоно-магматические циклы (байкальский, каледонский, герцинский), рассматриваются как "отмершие" неоднородности. Они отражают тектонические напряжения прежних циклов, в которых формировались эти структуры. Вещественно-структурные неоднородности, оказываясь в новой композиции относительно современных тектони-
ческих сил, в той или иной мере преломляют их направленное воздействие, влияя таким образом на напряженное состояние соответствующих геологических объемов (массивов), в том числе и на активность древних разломов.
Согласно концепции, в рамках работ первого блока выполнен 3-мерный (объемный) анализ геологического строения ближнего района Белорусской АЭС. Исследования заключались в детальном структурном анализе опорных (маркирующих) горизонтов осадочного чехла с целью выявления и оценки активности (подвижности) разломов в течение разных тектоно-магматиче-ских циклов.
Структурный анализ опорных горизонтов чехла. В 2012 г. сотрудниками РУП "Белгеоло-гия" на ближнюю зону АЭС по данным буровых картировочных, геолого-съемочных, гидрогеологических и геофизических работ были построены карты погребенного рельефа разновозрастных опорных горизонтов осадочного чехла - поверхности кристаллического фундамента, кровли отложений кембрия, ордовика, силура и девона. В результате установлено следующее.
Поверхность кристаллического фундамента в целом наклонена в северном направлении, что согласуется с общим направлением падения поверхности фундамента в данном регионе, и осложнена многочисленными рифейскими разломами: Западно-Островецким, Рымдюнским, Березовским, Ошмянским и др. По некоторым из них устанавливаются уступы на поверхности фундамента с высотой до 20 м. Разломы часто пересекаются друг с другом, образуя узлы. Градиент уклонов поверхности фундамента составляет 0.02-0.003. Поверхность перекрывается вендскими отложениями.
Строение кровли кембрийских отложений несколько отличается от строения поверхности фундамента. Это выражается в резком снижении количества выделяемых разломов и в изменении направления снижения кровли с северного на северо-западное в сторону Балтийской синекли-зы (с абсолютных отметок +60 до -120 м). Градиенты уклона кровли составляют 0.004-0.01. В кровле кембрийских отложений выделяется уступ юго-западного простирания высотой до 30 м. Его образование связывается с движениями крыльев Березовского и продолжающим его Гудогайского разломов в кристаллическом фундаменте и передающимся в вышележащие отложения.
Кровля ордовикских отложений также снижается в северо-западном направлении с
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.