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.