научная статья по теме ОСНОВЫ КОНЦЕПЦИИ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ Геология

Текст научной статьи на тему «ОСНОВЫ КОНЦЕПЦИИ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ»

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.

Показать целиком