CC BY
45
УДК 622.83:551.2:351.823.3 А.В. Радченко, О.С. Мартынов ЗСФ ИГНГ СО РАН, Тюмень
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИ НАПРЯЖЕННЫХ ЗОН НА МЕСТНОСТИ
Уже в конце ХХ века роль геодинамического фактора (современного напряженно-деформированного состояние недр) в оценке экологического и экономического рисков [1, 2] при функционировании природно-технических систем и промышленных объектов заняла достойное значение. Ранее считалось, что подавляющее большинство аварийных ситуаций на промышленных объектах ТЭК обусловлены технологическими причинами. Изредка аварии связывались с природными явлениями и техногенным воздействием на геологическую среду. Но в целом, при анализе аварийных ситуаций на особо ответственных и экологически опасных промышленных объектах, фактор современной геодинамической активности геологической среды учитывался слабо. Исключением являлись только аварии, происходящие в пределах сейсмоактивных территорий. Платформенные же регионы с мощным чехлом осадочных пород, такие как Западная Сибирь, считались асейсмичными территориями.
После выхода в свет концепции «Геодинамическая безопасность освоения углеводородного потенциала недр России»[3], где обоснованно и предельно ясно были охарактеризованы и приведены факты современных природных геодинамических процессов в платформенных регионах, положение резко изменилось. Изменился сам подход к изучению глубинных разломов и их влияние на приповерхностные и поверхностные слои земной коры. Выявленные устойчивые морфологические признаки аномалий над зонами разломов различного типа, указывающие на локальную пространственно-временную нестабильность процессов деформирования геологической среды стали учитываться специалистами и продуктивно выделяться на материалах аэрокосмических, геолого-геоморфологических и геолого-геофизических съемок. Оригинальная трактовка негативных аномальных процессов на дневной поверхности над зонами разломов как явление современных супер-интенсивных деформационных процессов (современных СД-процессов), связанные с локальными вариациями геологической среды [1, 6], легко вошла в жизнь и получила свое продолжение в последующих работах тюменских исследователей этого направления.
Так, если внутри самих разломных зон возникновение и развитие деформаций, названное Кузьминым Ю.О., параметрическими деформациями геологической среды, завершается в относительно короткое время, то за счет последующих флюидодинамических процессов они продолжают свою жизнь, формируя энергетические поля, как в зоне разлома, так и на дневной поверхности. Именно эти особенности дали толчок к многочисленным
исследованиям, публикациям и практическим работам по обоснованию и выделению динамически напряженных зон (ДНЗ), как проекций разломов на дневной поверхности. Эти проекции, но в большей степени, негативные инженерно-геологические процессы, не ритмично происходящие в пределах ДНЗ, озадачили не только проектировщиков, но и создали в инженерной деятельности проблему выноса их в натуру.
Строителям крайне необходимо знать параметры таких зон (направление, ширину, активность) в случаях: закладки фундаментов технически сложных и уникальных сооружений 1 уровня ответственности; прокладки магистральных трубопроводов и крупных коридоров коммуникаций; строительства железных дорог, автомобильных магистралей, тоннелей мостов и так далее.
На основании результатов многочисленных исследований [4,5,6] установлено, что в границах ДНЗ вследствие параметрических деформаций геологической среды и действия флюидодинамических процессов, резко меняются потенциалы геофизических полей - гравитационного, электрического, магнитного; генерируются импульсы электромагнитных и радиационных излучений; усиливаются газовые эманации и так далее. В связи с этим многие исследователи при выявлении зон разломов и их ДНЗ в технологии оперативного поиска применяют, в основном комплексные дорогостоящие геофизические методы, включающие измерения:
- Относительной силы тяжести (высокоточной гравиразведки);
- Скорость прохождения волн (сейсморазведки, ГИС скважин);
- Интенсивности эманаций радона и гелия (радон-гелевой съемки);
- Удельное электрическое сопротивление (электроразведки);
- Частоту естественного электромагнитного излучения или амплитуду сигналов геомагнитного поля Земли (электромагнитная разведка) и другие.
Перечисленные методы, своей приборной частью и оборудованием, достаточно сложны в работе, весьма емки во времени и требуют не менее сложных программных пакетов для последующей интерпретации полученных данных. В промышленном варианте, как правило, предпочтительны методики, простые в употреблении, с легкой приборной базой и быстротечным получением требуемых данных.
Сопоставительные результаты наших многолетних исследований систем ДНЗ в пределах территорий городов и поселков, а также на геодинамических полигонах нефтегазовых месторождений Тюменской области показали, что вынос ДНЗ можно ограничить двумя - тремя упрощенными методами с малогабаритной приборной базой. Для этих целей хорошо сочетаются и дополняют друг друга геофизические методы (электромагнитная разведка или электроразведка) и биолокация. При этом полученные данные по качеству и времени полностью удовлетворяют потребителя.
Примером могут служить результаты определения пространственного положения систем ДНЗ на местности (выноса в натуру) для многоцелевых
исследований на Самотлорском геодинамическом полигоне. Там применялась биолокация и электромагнитная разведка в следующем порядке. Выделенные дистанционным дешифрированием системы блоков и ДНЗ, на картах масштаба 1 : 25 000 выносились в натуру следующим образом.
На выбранной опытной площадке, ориентированной относительно сторон света, задается азимут, по которому двигается оператор биолокации (с двумя Г-образными медными рамками) к предполагаемой границе ДНЗ. При этом рамки равномерно работают в режиме фиксации линий глобальных энергетических сеток, которые были открыты и изучены в ХХ веке учеными Хартманом, Кури, Швейцером и др. При пересечении первой границы ДНЗ рамки замыкаются в определенном положении и в пределах всей ширины зоны до второй границы находятся в замкнутом состоянии [7]. По выходу из зоны за границей ДНЗ рамки начинают опять работать в режиме фиксации линий энергетических сеток. Это позволяет определять ширину динамически напряженной зоны, ее ранг и направление.
Для подтверждения полученных границ и уточнения активности зоны по этому же маршруту в двух створах выполняются геофизические измерения электромагнитного поля прибором ИГА-1 (индикатором геофизических аномалий). Данный прибор представляет собой высокочувствительный селективный измеритель электромагнитного поля и хорошо фиксирует на местности границы геофизических аномалий. Перемещая измерительный датчик параллельно поверхности Земли, оператор фиксирует точки вариационных изменений, их величину и расстояние между ними. Как правило, зафиксированные повышенные значения электромагнитного поля, характеризуют ранг и активность ДНЗ.
Практика показала, что по каждому выбранному нами маршруту сходимость результатов биолокационных и электромагнитных данных в определении границ ДНЗ на местности составляет 97%. Такая точность позволяет в промышленном отношении достаточно быстро решать практические вопросы выноса ДНЗ в натуру и определять их потенциальную активность.
Определение пространственного положения ДНЗ при прокладке трубопроводов и других ответственных линейных сооружений несколько меняется. Здесь работы, как нам кажется, целесообразно производить с помощью электроразведки - методом электропрофилирования (ЭП), измеряя удельное электрическое сопротивление (УЭС) пород в точках через определенный интервал вдоль закрепленной трассы и контролировать методом биолокации. Выделенные электропрофилированием зоны резкого изменения УЭС пород и отмеченные по пикетному значению трассы, проверяются действиями биолокационных рамок. Начальный маршрут оператор выбирает произвольно в близи пикетного значения с резким изменением УЭС пород и медленно двигается (придерживая Г-образные медные рамки в руках) по линии, закрепленной трассы. В пределах границ ДНЗ рамки замыкаются в определенном положении в зависимости от азимутального направления ДНЗ. Вне зон - работают в режиме фиксации
линий глобальных энергетических сеток. Такой последовательностью работ, определяются границы всех аномальных образований, их ширина, направление, ранг и активность.
Таким образом, предлагаемые методы выноса систем ДНЗ в натуру менее трудоёмки, экономически выгоднее и приемлемы во времени, что позволяет продуктивно использовать осваевыемые территории при строительстве площадных и линейных промышленных сооружений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика и оценка геодинамического риска при недропользовании. - М.: АЭН, 1999. - 220 с.
2. Экологические функции литосферы / В.Т. Трофимов, Д.Г. Зилинг, Т.А. Барабошкина и др.; Под ред. В.Т. Трофимова. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - 432 с.
3. Концепция "Геодинамическая безопасность освоения углеводородного потенциала недр России". - М.: Изд-во ИГиРГИ, 2000. - 56 с.
4. Геодинамическая и экологическая безопасность при освоении месторождений газа, его транспортировка и хранение: Материалы III международного совещания 27 - 29 июня 2001 г. / С.-Петербург: МНЦ ВНИМИ, 2001. - 378 с.
5. Система обеспечения геодинамической и экологической безопасности при проектировании и эксплуатации объектов ТЭК. - СПб.: ВНИМИ, 2001. - 86 с.
6. Кузьмин Ю.О., Жуков В.С. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. - М.: Изд-во МГГУ, 2004. - 262 с.
7. Радченко А.В., Телицын В.Л., Мартынов О.С., Васильев Ю.В. и др. Геодинамика платформенных областей и эффекты ее проявлений / под ред. В.М. Матусевича. - Тюмень : Поиск, 2005. - 192 с.
© А.В. Радченко, О.С. Мартынов, 2006
