научная статья по теме ИЗУЧЕНИЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ НОВЕЙШИХ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ ПЛАТФОРМ ПРИ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЯХ Геология

Текст научной статьи на тему «ИЗУЧЕНИЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ НОВЕЙШИХ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ ПЛАТФОРМ ПРИ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЯХ»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 3, с. 267-280

ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

УДК 624.131.1

ИЗУЧЕНИЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ НОВЕЙШИХ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ ПЛАТФОРМ ПРИ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЯХ

© 2007 г. О. А. Воейкова, В. И. Макаров, С. А. Несмеянов

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН Поступила в редакцию 03.10.2006 г.

При инженерных изысканиях на платформах изучаются приповерхностные разрывные нарушения, в том числе диаклазовые швы. Характеризуются активное и пассивное тектоническое влияния на условия строительства. Количественная оценка активности разрывных нарушений прогнозируется на срок службы сооружений. Для платформ и прогибов специфичны внутриразрывные движения. В областях преобладания поднятий и прогибаний выявляются разные наборы разрывных нарушений.

Обеспечение устойчивого развития осваиваемых платформенных территорий требует их надежной инженерной защиты от разнообразных опасных геологических процессов. В связи с активизацией гражданского и промышленного строительства, а также строительства разнообразных ответственных инженерных сооружений (магистральные трубопроводы, атомные станции и др.) все большее значение приобретает учет новейших, особенно активных, разрывных нарушений. Однако методика их изучения на платформах несовершенна и практически не отражена в нормативных документах по инженерным изысканиям для строительства.

Особенности проявления и изученность новейших разрывных нарушений

При неотектоническом районировании платформенных областей общепринято выделение более или менее обособленных объемов земной коры разных порядков, именуемых блоками. В качестве границ между ними наряду с глубинными разломами и разрывами обычно принимаются линеаменты, именуемые так же как структурные линии, геодинамические активные зоны, ослабленные тектонические зоны, блокораздельные зоны и т.п. [2, 7, 8 и др.]. В интерпретации линеа-ментов наметились две крайние позиции. Согласно первой, они рассматриваются в основном как границы блоков, при этом не акцентируется внимание на их разрывную природу. Вторая принадлежит исследователям, считающим практически все линеаменты отражением активных разломов [18]. По некоторым из них предполагаются даже многокилометровые сдвиговые перемещения в конце неоплейстоцена. В такой интерпретации плотность активных разломов на платформе сравнима с их плотностью в интенсивно воздыма-

ющихся орогенах [18]. Детальные тектонические исследования, связанные с инженерными изысканиями [1, 9, 19], не подтверждают ни такого количества активных разрывов на платформах, ни столь интенсивных разрывных смещений. Кроме того, при традиционных тектонических исследованиях обычно не делается разделение разрывных нарушений на приповерхностные, погребенные и глубинные. А это очень важно для инженерных изысканий.

В.И. Макаров [6] полагает, что платформенные линеаменты отвечают в основном зонам планетарной трещиноватости, которые отличаются от обычной тектонической трещиноватости, хотя последняя также проявляется в виде линеаментов [7]. Сгущения трещиноватости за пределами разрывных зон обычно рассматриваются в качестве предваряющих разрывообразование (зоны опережающей трещиноватости, по М.В. Рацу). В них могут развиваться активные смещения по трещинам, иногда достигающие величин, которые опасны для устойчивости инженерных сооружений [9]. Самостоятельные зоны тектонической трещиноватости ограничивают, как правило, локальные тектонические блоки или внутриблоко-вые скальные массивы. Линеаменты, отражающие зоны безамплитудной трещиноватости, принимаются в качестве границ не только локальных, но и региональных платформенных структур.

Специфика инженерно-геотектонических

исследований при инженерных изысканиях

Тектонические исследования при инженерных изысканиях отличаются несколькими специфическими особенностями [8]. Во-первых, эти исследования локализуются в пределах верхней части земной коры, именуемой, по предложению

Типизация приповерхностных разрывных структур в инженерной геотектонике

Тип разрывных структур Тип приповерхностных зон Типичные размеры Значение для инженерных изысканий

длина ширина

Глубинный разлом Шовные (раз-ломные) зоны рассеянных деформаций Сотни и тысячи километров Километры и десятки километров Рассматриваются в качестве сейсмогенерирующих структур, являющихся тектонической основой большинства зон возникновения опасных землетрясений (зон ВОЗ)

Разрыв Разрывы (разрывные зоны) Десятки и сотни километров Сотни метров, реже первые километры В активных разрывах возможен крип, опасный для различных инженерных сооружений. Возможно повышение сейсмической балльности Многие зоны отличаются пониженной прочностью, повышенной проницаемостью, геопато-генностью, локализацией опасных экзогенных процессов (линейная эрозия, карст, суффозия, оползнеобразование и т.п.) и сейсмодислокаций

Трещина Диаклазовые швы Десятки километров, реже более 100 км Первые сотни метров Микродеформации могут нарушать функционирование прецизионных сооружений

Трещинные зоны Сотни метров, километры Десятки метров В отдельных случаях возможны: опасный крип и вредные микродеформации

Е.М. Сергеева, геологической средой техногене-за. Соответственно исследуются преимущественно приповерхностные структуры и приповерхностные части глубинных структур. Во-вторых, при изучении тектонических движений основное внимание обращается на их прогноз для периода строительства и эксплуатации инженерного сооружения. Подобный период (обычно 100 лет) представляет собой по существу весьма краткий "геологический момент". При таком прогнозировании необходимо не только охарактеризовать наиболее молодые этапы новейших движений и оценить их тенденции, но и учесть особенности проявления тектонических движений, в том числе разрывных смещений в настоящее время.

При изучении разрывных структур целесообразно различать их пассивное и активное влияния на условия строительства. Пассивное влияние свойственно как новейшим (активным), так и древним, необновленным разрывам. Оно определяется пониженной несущей способностью и повышенной проницаемостью пород в пределах разрывных зон, а также их орографической выраженностью. Все это обусловливает локализацию многих опасных инженерно-геологических и гидрогеологических процессов в их пределах. Активное влияние определяется собственно тектоническими (крип) и сейсмотектоническими (сей-смодислокации) разрывными смещениями, нередко превышающими допустимые деформации в основании инженерных сооружений. В настоя-

щей статье рассмотрены только тектонические разрывные смещения.

Выделяемые на платформах разрывные нарушения и структурообразующие линеаменты трактуются при инженерных изысканиях как геодинамические активные зоны с повышенной де-формированностью среды, трещиноватостью и проницаемостью пород, локализующие активность экзогенных процессов и соответствующую экологическую опасность [6, 7].

Особенности классификации и изучения разрывных структур

Поскольку инженерные изыскания приурочены главным образом к промышленным и строительным площадкам и их ближайшим окрестностям, традиционные классификации разрывных нарушений, опирающиеся в основном на различия в их протяженности и глубине проникновения в литосферу, мало эффективны. Целесообразнее классификация (таблица), анализирующая различия в строении приповерхностного выражения разломов, часто глубинных (шовных зон), разрывов (разрывных зон) и зон повышенной трещино-ватости (трещинных зон) [9, 17].

Шовные зоны платформ изучены слабо. Среди них, по-видимому, преобладают зоны деформаций флексурно-разрывного, сдвигового и шовно-депрессионного типов. Основное активное и пассивное влияния тектонических структур на условия стротельства наблюдается в пределах раз-

АТ С АТ

+ + + + + + + + + +1+1 I О | о о о

+ + + I- + 1 + 1 + О 1 О О О

+ + + + + + + + + +1+1 1 О | о о о

+ f V + V + f I- + 1 + 1 + J1 О 1 о о о 1 1

ЗЧК

ВЧК

ВЧК

ЗЧК

II

+ + +1+1 + + I + I +

+ +

+ 1+1 + I + I +

+ 1+1

I + I + + 1+1

I + I +

I + I + I + I + I + I +

+

I + + I I +

1 о ж 1 о о

О 1 ж О I о о

1 О ж | о о

о 1 о | о о

ТК ВС АТ

АТ

ВС

ТК

ВС

ТК

ВС

ТК

ГС

+ о 0\> 1 1

+ + 1 О О 2 3 1 1 1 4 5 6

I

Рис. 1. Принципиальная схема строения поперечного сечения простых (I) и сложных (II) разрывных зон [17]. 1,2 - породы разных крыльев разрыва, тектонически нераздробленные; 3 - раздробленные (тектонокластические) породы подзон сместителя; 4 - участки с аномально повышенной трещиноватостью; 5-7 - границы: 5 - разрывных зон, 6 -подзон, 7 - частей крыльев разрыва. АТ - краевые подзоны аномальной трещиноватости, С - подзона сместителя, ГС - подзона главного сместителя, ВС - подзона второстепенного сместителя, ТК - подзона тектонического клина, ВЧК - внутриразрывная часть крыла разрыва, ЗЧК - заразрывная часть крыла разрыва.

рывных зон, как самостоятельных, так и являющихся элементами шовных зон.

В строении разрывных зон эффективно выделение трех видов подзон (рис. 1), имеющих своеобразную инженерно-геологическую характеристику: 1) подзоны сместителя, сложенные текто-нокластическими породами, в которых обычно локализуются опасные разрывные смещения; 2) подзоны тектонических клиньев более благоприятны для строительства в пределах разрывных зон и классифицируются по размерам; 3) подзоны аномальной трещиноватости дифференцируются по разным параметрам (густоте трещиноватости, трещинной пустотности и т. п.) в зависимости от задач инженерно-геологических и гидрогеологических исследований. Между параметрами разрывных зон и подзон намечены определенные статистические зависимости, которые могут использоваться при прогнозировании строения погребенных и плохо обнаженных разрывов на стройплощадках [17].

Среди трещинных зон на платформах особый интерес представляют диаклазовые швы [8] -особый тип платформенных разрывных структур, характеризующихся мелкоблоковостью, ма-лоамплитудностью и возвратностью движений по трещинным сместителям, длительностью развития и нередко большой глубиной проникновения (рис.

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