Введение к работе
В последнее двадцатилетие сейсмогенные регионы Украины стали интенсивно осваиваться человеком. Здесь развернулось промышленное, гражданское, курортное строительство, в сельском хозяйстве получили широкое развитие орошаемое земледелие и применение химикатов. Одновременно увеличилась плотность как коренного,так и временно проживающего населения в пределах этих территорий. Только в Крыму за указанный период количество отдыхающих из трети миллиона в год увеличилось в 30 раз. Такое бурное освоение этих-неспокойных по геолого-сейсмологическим условиям территорий значительно повысило опасность отрицательного воздействия современных активных геологических процессов и явилось причиной выполнения большого объема специальных геолого-гидрогеологических, сейсмологических исследований, составляющих часть научных проблем, решаемых в рамках научно-технических программ АН СССР и ГКІЇГ СССР: I) Ш В-Пл 67 "Разработка гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических аспектов охраны окружающей среды и рационального использования земных недр, прогноз изменений гидрогеологических, инженерно-геологических условий под влиянием хозяйственной деятельности человека (1976-1980 гг.); 2) 0.74.03 - "Выявить совокупность предвестников землетрясений, цунами и вулканических извержений, разработать методы и технические средства прогнозирования сильных землетрясений ... (1981-1985 гг.); 3) 0.74.03 - "Разработать и внедрить в практику народного хозяйства методы оценки опасности и комплекс мероприятий для уменьшения ущерба от землетрясений, цунами и вулканических извержений". Эти исследования являются основной частью всесоюзной программы 047 "Изучение природных ресурсов" (1986-1990 гг.).
Актуальность исследований, обусловлена потребностью народного хозяйства в предотвращении отрицательного влияния современных геологических процессов, вероятность которого в связи с концентрацией населения в пределах ограниченных территорий, строительством различных крупных сооружений значительно увеличилась и возросли размеры вероятного ущерба, а также необходимостью разработки методов прогноза активизации современных геологических процессов и изменения инженерно-сейсмологических условий под влиянием хозяйственной деятельности человека.
Целью работы является установление локальных закономерностей формирования режима подземных вод, особенностей развития современных геологических процессов и изменений инженерно-сейсмологической обстановки в сейсмоактивных регионах Украины при интенсивной хозяйственной деятельности человека.
Задачи исследований:
1. Инженерно-сейсмологическая оценка современных геологических процессов и режима подземных вод в сейсмоактивных регионах при интенсивной хозяйственной деятельности человека.
2. Установление локальных закономерностей гидрогеодинамиче-ского, гидрогеохимического режима подземных вод в районах со слабой и средней сейсмичностью.
3. Разработка методики сейсмогидрогеологического районирования в средних и мелких масштабах сейсмоактивных регионов для организации комплексных сейсмопрогностических наблюдений.
4. Разработка методических основ использования локальных закономерностей гидрогеодинамического и гидрогеохимического режима подземных вод для выявления периодов подготовки современных геологических процессов.
5. Разработка методики геолого-гидрогеологического обоснования изменений инженерно-сейсмологических условий в сейсмоактивных регионах при интенсивной хозяйственной деятельности человека.
Методика исследований определяется по-•следовательностью их выполнения, которое проводилось в три периода: подготовительный, основной.и заключительный.
В подготовительный период преимущественно использовались методы анализа, обобщения, ретроспективной обработки табличного, графического, текстового, фондового и опубликованного геолого-гидрогеологического, сейсмологического, геофизического материала.
В начале основного периода разработаны методические основы сейсмогидрогеологического районирования, базирующиеся на сочетаний приемов регионального и типологического районирования, и составления среднемасштабных сейсмогидрогеологических карт,сделана методическая оценка основных приемов изучения режима подземных вод с целью выбора предвестников активизации геологических процессов в районах со слабой и средней сейсмической активностью. В этот период применялись современные методы полевых геолого-гидрогеологических исследований (маршрутные обследования водопунктов с определением нестойких компонентов, водно-физических свойств, содержания газов в подземных водах, подпочвенном воздухе с помощью газоанализаторов, ИНГЕМ-І, "Радона", полевых гидрохимических лабораторий). Проводились стационарные режимные наблюдения на опорных пунктах, в качестве которых в первую очередь выделялись водопункты региональной или специальной режимной сети, с периодами наблюдений более 10 лет. На этих пунктах применялась специально разработанная методика дискретных замеров, частота которых была не менее I раза в сутки, или же использовались регистрирующие.устройства с непрерывной записью сигнала (ГД-2, ГД-2М, ГР-38 и др.); повсеместно одновременно проводились замеры атмосферного давления, температуры воздуха, преимущественно в режиме непрерывной записи с помощью барографов, термографов. Это позволило уже через 3-5 лет иметь информацию по изучающимся параметрам в каждой точке с рядом превышающим 1000 замеров. Достоверность гидрогеохимических, газовых определений контролировалась в лабораториях ИМРа, ПГО "Запукргеология", "Крымгеология" в установленном порядке. В этот период постоянно производился визуальный и математический анализ гидрогеологических данных и результатов наблюдений за сейсмичностью.
Применение ретроспективного, корреляционного и дисперсионного анализов, выделение аномальных значений, отклонений от среднего позволили разработать новые методические приемы комплексной обработки результатов режимных наблюдений за гидрогеодинамиче-скими и гидрогеохимическими параметрами. Разработаны v внедрены для практического использования методы выделения периодов подготовки землетрясений по нарушениям теоретических зависимостей• между дебитом, температурой и давлением на устье эксплуатационных скважин; между атмосферным давлением и уровнем напори;л?: под
- 6 и приемы математической обработки этих параметров на ЬВМ в реальном масштабе времени.
Дано обоснование и составлена методика оценки влияния современных геологических процессов и техногенной деятельности человека на сейсмичность, а также составления карт геолого-гидрогеологических основ изменения инженерно-сейсмологических условий масштаба 1:500 000 и мельче.
В завершающий период с помощью применения картографических, математических методов, а также анализа и обобщения полученных результатов во время предварительных работ и опытно-экспериментальных исследований основного периода было сделано обобщение и составлена настоящая работа, .с учетом во всех разделах накопившегося опыта зарубежных и отечественных исследователей, работающих в данном направлении науки.
Новизна работы заключается в установлении на современном научном уровне инженерно-сейсмологической значимости современных геологических процессов и режима подземных вод, локальных его закономерностей под влиянием суммы эндогенных, экзогенных и техногенных факторов в сейсмоактивных регионах; в разработке и реализации методик районирования сейсмоактивных регионов Украины, для размещения пунктов наблюдательной сети и .создания геолого-гидрогеологической основы изменения инженерно-сейсмологических условий под влиянием активной хозяйственной деятельности человека.
На защиту выносятся следующие научные результаты:
- оценка инженерно-сейсмологической значимости, с помощью энергетических, пространственных,и экологических критериев, сов ременных геологических процессов и режима подземных вод при интенсивной, хозяйственной деятельности человека в сейсмоактивных регионах;
. - локальные пространственные, вариационные.и временные закономерности формирования гидрогеодинамического режима подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины, установленные с помощью постоянных, переменных и не контролируемых временем критериев;
- локальные пространственные, генетические, вариационные и временные закономерности формирования.гидрогеохимического режима
- 7 подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины, установленные с помощью постоянных, переменных и не контролируемых временем критериев;
- разработанная методика сейсмогидрогеологического районирования и картирования, основанная на региональных особенностях структурно-тектонических, климатических, геоморфологических, гидрогеологических, литолого-стратиграфических, сейсмологических условий и локальных закономерностях формирования режима подземных вод при интенсивной хозяйственной деятельности человека, позволившая сохранить принципы регионального гидрогеологического районирования и выделять типовые участки с различной реакцией на подготовку современных геологических процессов и изменения режима подземных вод на уровне масштаба 1:200 000 и мельче;
- методические основы использования локальных закономерностей гидрогеодинамического и гидрогеохимического режима подземных вод для выявления периодов подготовки современных геологических процессов с помощью вариационных, статистических, временных, генетических, техногенных и графических критериев, в том числе в реальном масштабе времени с помощью ;
- разработанная методика создания геолого-гидрогеологической основы для пространственного и временного прогноза изменения инженерно-сейсмологических условий с помощью оценочных и прогнозных критериев в сейсмоактивных регионах при интенсивной хозяйственной деятельности человека.
Практическое значение работы состоит в том, что полученные научные, теоретические и экспериментальные результаты исследований непосредственно используются для гидрогеологического обоснования прогнозов ожидаемой активности современных геологических процессов (землетрясений, карстово-суффозионных и др.); планирования предотвращения их вредного воздействия на народнохозяйственные объекты и оценки влияния техногенного изменения геологической среды на инженерно-сейсмологические условия в сейсмоактивных регионах Украины.
Реализация и апробация результатов исследований осуществлялись по мере выполнения отдельных составных частей работы.
Результаты исследований внедрены в производственных, проектных, опытно-методических организациях Госстрояf Минмелиовод-хоза, Минжилкоммунхоза, Мингео СССР, АН УССР и АН СССР для реализации при составлении схем комплексного использования подземных вод и оценке степени региональной закарстованности, возможности развития техногенного карста в платформенных карстовых. районах; для оценки изменения гидрогеологических условий в этих районах и составления постояннодействующей геодинамической модели Крыма, выявления предвестников землетрясений,- сейсмогидро-геологического районирования, создании региональной геолого-гидрогеологической основы приршцения сейсмичности в условиях Украины. Результаты исследований использовались также для составления ряда методических рекомендаций: по оценке изменения гидрогеологических условий при искусственном пополнении запасов лодземных вод платформенных карстовых областей; составлению пообластных инженерно-геологических карт районирования условиям развития и интенсивности проявления экзогенных геологических процессов масштаба Т;200 000 применительно к природным условиям УССР; по выявлению гидроге©динамических и гидрогеохимических предвестников землетрясений в сейсмоактивных областях Украины; составлению региональных карт геолого-гидрогеологических и инженерно-геологических основ изменения инженерно-сейсмологических условий, которые утверждены или одобрены Мингео СССР, ГлавКГУ "Укргеология", АН УССР и используются в практической деятельности производственных организаций.
Результаты исследований, приведенных в данной работе, освещены в ВО публикациях (в том числе в двух монографиях); основные из них включены в список использованной литературы.
Кроме того, по теме диссертации были сделаны доклада и сообщения на республиканских семинарах: "Постановка специальных инженерно-геологических и геофизических работ в оползневых и сей-смоопасных районах" (Киев, 1977); "Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования при выполнении крупномасштабной съемки для целей мелиорации" (Киев, 1978); "Защита водной среда от загрязнения" (Киев, I960); "Проблемы охраны и рационального использования недр и минеральных ресурсов" (Севастополь, 19Ь0); "Комплексная оценка минерально-сырьевых ресурсов Украинской.ССР" (Киев, 1981); "Передовой опыт изучения и прогнозирования режима подземных вод" (Киев, 1985);. на Всесоюзных и Межведомственных совещаниях: "Проблемы региональной геохимии" (Ленинград, 1979); "Карст Средней Азии и горных стран" (Ташкент, 1979); "Методы изучения режима и прогноза экзогенных геологических процессов" (Москва, 1980); "Формирование подземных вод как основы гидрогеологических прогнозов", "I Всесоюзная гидрогеологическая конференция" (Москва, 1982); "Методика и организация наблюдений за режимом подземных вод для прогноза землетрясений" (Москва, 1983); "Методика инженерных изысканий для мелиоративного строительства в аридной зоне" (Душанбе, 1983); "Строительство на закарстован-ных территориях" (Москва, 1983); "Картографирование и районирование карста в связи с освоением территорий" (Владивосток,1986); на Международных совещаниях, конгрессах: "Европейский региональный конгресс по спелеологии" (Болгария, София, 1980); "ХУІ конгресс международной ассоциации гидрогеологов" (Чехословакия, Прага, 1982); ХХУП геологический конгресс (Москва, 1984).
Объем работы составляет 250 страниц машинописного текста с 56 рисунками и 48 таблицами. Работа, помимо введения и заключения, включает семь глав. Список использованных материалов содержит 375 названий на русском и 36 на иностранных языках.
Исследования по рассматриваемой проблеме выполнялись автором.в два этапа: с 1965 по 1975 гг. в Крымской гидрогеологической экспедиции объединения "Крымгеология" Мингео СССР в качестве основного исполнителя и руководителя геологоразведочных работ и с 1975 по 1989 гг. в Институте минеральных ресурсов Мингео СССР. Во второй период автор работы принимал непосредственное участие в выполнении НИР в качестве основного исполнителя исследований и непосредственного их научного руководителя. В выполнении работ по проблемам под руководством автора и совместно с ним принимали участие: Романюк О.С, Дублянская Г.Н., Морозов В.И., Мелешин В.П., Улитина А.А., Петренко С.Л., Рыбина Л.В., Швырло Н.И. и др. Всем им, а также Вартаняну Г.С, Лисиченко Г.В., Лковлеву Е.А. , Иванову Б.Щ, Гольдбергу В.М., Валейшо В.О., Барону В.А., Голицыну М.С., Шеко А.И., автор выражает свою искреннюю признательность за консультации, помощь и сотрудничество.
