» » Основные типы геодинамических полигонов

Основные типы геодинамических полигонов

Геодинамические полигоны на территории бывшего СССР организовывались различными ведомствами. Применительно к изучению современных разрывных тектонических движений, особенно разрывных смещений, выделялись две главные категории полигонов.
1. Геодинамические полигоны системы Академии наук СССР и академий союзных республик, ориентированные главным образом на изучение глубинного строения литосферы, активности тектонических структур и прогноз землетрясений.
2. Геодинамические полигоны системы Мингео СССР, а также соответствующих министерств и ведомств (Управлений геологии) союзных и автономных республик, ориентированные на аэрокосмический мониторинг геологической среды.
Многие полигоны Академии наук совпадают с полигонами ГУГК СССР, с которых поступает информация о современных деформациях земной поверхности. Эти деформации обусловлены как экзогенными геологическими процессами, так и эндогенными, которые подразделяются на сейсмогенные, вулканогенные и тектонические, в том числе разрывные смещения.
Кроме того, существует значительное количество геодинамических полигонов, принадлежащих другим ведомствам (например, строительным, горно-добывающим и т.д.), которые связаны с различными целями, в том числе и с изучением опасных для строительства экзогенных процессов, напряженного состояния пород в горных выработках, сдвижения пород над горными разработками (на подрабатываемых территориях).
Полигоны системы Академии наук СССР и Федеральной службы геодезии и картографии России (бывший ГУГК СССР), как правило, являются совместными и несут наибольшую информацию по современным разрывным смещениям крипового типа. Очаги землетрясений обычно рассматриваются как мгновенные смещения, генерирующие различные волны (Р, S, PS и др.). Кроме того, во многих регионах эти очаги связываются с разрывами, вдоль которых наблюдается активный крип и неравномерность крипа рассматривается в качестве одного из признаков приближения очередного землетрясения.

Полигоны, обслуживаемые Академией наук и Федеральной службой геодезии и картографии России (бывший ГУГК СССР), можно разделить на три категории (рис. 4.10; табл. 4.7).
1. Прогностические полигоны (или собственно геодинамические полигоны), предназаначенные для прогноза землетрясений и вулканических извержений. Здесь изменение скорости тектонического крипа — один из прогностических признаков.
2. Геодинамические полигоны, связанные с ГЭС и АЭС. На полигонах, связанных с ГЭС, изучаются деформации ложа водохранилища под воздействием нагрузки водных масс. Из этих деформаций (в том числе и разрывных) выявляются те, которые могут рассматриваться в качестве предвестников “вызванных” (наведенных) землетрясений.
3. Техногенные полигоны в местах разработки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых для изучения вызванной этой эксплуатацией (создание откосов, подземных полостей, откачка подземных вод, нефти и газообразных флюидов) смещений земной поверхности или внутри горных массивов. Часть подобных смещений может быть обусловлена активизацией тектонических разрывных смещений за счет разрядки тектонических напряжений, т.е. снятия исходного напряженного состояния горного массива.
Между подразделениями и институтами РАН налажен обмен информацией. На ряде полигонов работы ведутся по единой программе.
Принципиальные схемы постановки геодезических и геофизических исследований на геодинамических полигонах определены рядом нормативных документов. Проводится большая работа по обобщению опыта подобных исследований.

Плановые сети строятся в виде сплошной линейно-угловой сети из треугольников с размерами сторон 7-15 км. Среднее количество пунктов такой сети 15-25. В качестве последних в максимально возможной степени используются пункты существующей государственной сети.
На выявленных и опознанных разрывах и разломах ставятся локальные построения. Это небольшие но размеру минисети, позволяющие вести частые и более оперативные, чем в основной сети, измерения. На существующих полигонах, как правило, используется малый геодезический четырехугольник (МГЧ), пункты которого располагаются по разные стороны от разлома. Геометрически это четырехугольник с диагоналями — в нем измеряется 8 углов и 6 сторон.
Высотные сети строятся в виде полигонов, образованных линиями нивелирования высших классов (в основном I класса и иногда второго). Эти линии должны пересекать разломы и различные геологические структуры. На них в зонах пересечения разломов выделяются короткие участки, репера на которых располагаются чаще, и нивелируются эти участки чаще, чем линии сети. Это — локальные высотные построения.
Нивелирные линии на ГДП, как правило, по площади совмещены с плановыми сетями, но измерения ведутся раздельно, в частности, раздельно определяются высотные и плановые деформации.
Помимо высотных сетей полигонов создано несколько региональных высотных полигонов. Они связывают крупные региональные структуры при помощи протяженных нивелирных линий. К ним относятся Региональный Северо-Тяньшаньскнй ГДП, Региональный Камчатский и Прикаспийский ГДП.
Горизонтальные сети в местах расположения водохранилищ из-за трудных условий их построения строятся в виде цепочек или отдельных геодезических четырехугольников, которые пересекают ложе водохранилища или русло реки выше и ниже его.
Высотные сети прокладывают по возможности в виде замкнутого полигона, близкого к контуру водохранилища, но с таким расчетом, чтобы он пересекал основные разрывы изучаемого участка. Дополнительно к этому нивелирные линии связывают полигон с участками, не подверженными по расчетам влиянию нагрузки от водохранилища, т.е. примерно перпендикулярно полигону строятся выходы на устойчивые участки.
На техногенных полигонах главными являются вертикальные смещения, поэтому наблюдения на этих полигонах ведутся нивелированием. Закономерные смещения проявляются в значительных величинах, поэтому здесь допускается нивелирование II класса.
Нивелирные сети должны пересекать с достаточной густотой зону выработки и иметь 3-4 выхода на достаточно удаленные от этой зоны участки.
Периодичность измерений на ГДП для прогностических полигонов определяется временем подготовки опасного землетрясения. За это время необходимо выполнить, по меньшей мере, три цикла измерений. При магнитуде 6 интервалы между измерениями должны быть 0,5 лет, при магнитуде 7 — 2-3 года. На локальных построениях в зонах разломов измерения ведутся чаще — от одного раза в год до четырех.
На ГДП ГЭС в период заполнения водохранилища и в первые пять лет после заполнения измерения проводятся ежегодно. В дальнейшем цикличность уточняется с учетом накопленного опыта и характера полученных смещений.
На техногенных полигонах измерения ведутся с интервалом 3-4 года. После трех повторений цикличность может быть изменена в зависимости от полученных результатов.
Для изучения движений земной поверхности на территории городов, таких как Одесса, Казань, Таллинн и другие, как правило, используют достаточно густую нивелирную и триангуляционную местную сеть. При этом, где возможно, применяется комплекс геодезических, океанографических, геоморфологических и картографических методов. Целью работ является выяснение закономерностей смещения земной поверхности, вызванных как тектоническими, так и техногенными процессами, их динамики в зависимости от разных причин. Так на территории г. Одессы использовали густую нивелирную сеть, связанную с футштоком и состоящую из 28 замкнутых полигонов (средний периметр 10 км) и отдельных ходов и 107 реперов. Повторные измерения проводились с 1916 г. в среднем через 4-5 лет. При изучении горизонтальных смещений земной поверхности использовали 12 пунктов триангуляции I и II классов и 50 пунктов триангуляции полигонометрии I класса.
Полигоны системы Мингео нацелены на аэрокосмический мониторинг геологической среды (АКМГС) для слежения за опасными геологическими процессами. Рядом организаций Мингео (ПГО Аэрогеология, ВСЕГИНГЕО, Узбекгидрогеология) и ГУГК (Госцентр “Природа”) накоплен опыт эффективного использования материалов аэро- и космических съемок при региональных геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях, а также для комплексной инвентаризации природных ресурсов и решении природоохранных задач. На этой основе разработан ряд методических документов регламентирующих формирование аэрокосмического мониторинга или способствующих его формированию.
Целью АКМГС является оперативное слежение, контроль за состоянием геологической среды, использование дистанционной информации для локальных и региональных прогнозов ее изменений под влиянием природных и антропогенных факторов.
Информация АКМГС обычно рассчитана на использование министерствами и ведомствами, местными органами власти для составления схем размещения производственных сил и отраслей народного хозяйства, территориальных комплексных схем охраны природы, отраслевых схем охраны и использования ресурсов, разработки экологических разделов государственных планов, составления схем и планов районных планировок и других документов. Такая нацеленность аэрокосмического мониторинга обусловлена мелким и средним масштабами этих исследований (1:1 000 000-1:200 000), обычно предусматриваемыми в системе Мингео. Для выявления крипа необходимы более детальные исследования (порядка 1:25 000-1:500), предусматриваемые инженерными изысканиями для строительства. Такие более детальные исследования возможны в пределах опорных полигонов, где обычно отрабатывают методы и производят апробацию технических средств АКМГС. Полигоны располагаются обычно в пределах сферы влияния важных народнохозяйственных объектов, вызывающих неблагоприятные изменения геологической среды или на участках с интенсивным проявлением геологических процессов.
Опытно-методические полигоны АКМГС подразделяются на межотраслевые (в том числе базовые или опорные) и отраслевые (табл. 4.8, 4.9).


Межотраслевые полигоны располагаются в основном на территориях сложившегося интенсивного освоения или подлежащих комплексному освоению. На таких территориях проявляется комплексное влияние различных видов хозяйственной деятельности; градопромышленной, горнодобывающей, мелиоративной, гидротехнической, транспортной, сельскохозяйственной и др. Поэтому в работе на полигонах АКМГС принимают участие организации различных заинтересованных отраслей, ведомств и организаций. He удивительно, что ряд таких полигонов АКМГС совпадает с геодинамическими полигонами или включает их как свои элементы с другими задачами исследований.
Отраслевые полигоны расположены на территориях, представляющих интерес для определенных видов строительства (трасс шоссейных и железных дорог, газо- и нефтепроводов, водохранилищ, мелиоративных систем и т.п.) или территорий с опасными геологическими процессами, влияющими на хозяйственную деятельность (районы интенсивного проявления неотектонических движений, сейсмичности, вулканизма и т.д.). Эти полигоны рассматриваются как существенное дополнение к геодинамическим, предусматривающим изучение опасного разрывного крипа.
Следует отметить, что аэрокосмический мониторинг планируется с повторяемостью, близкой к обычному для режимных геодезических исследований. Так, в зависимости от динамичности геологической среды и скорости протекания геологических процессов предлагается различать следующие интервалы повторения аэрокосмических съемок (табл. 4.10).
Такая повторяемость целесообразна и для изучения современного разрывного крипа, но при этом необходимо существенно укрупнять масштаб съемок. В настоящее время все перечисленные геодезические исследования сопровождаются космогеодезическими, рассмотренными выше.


title-icon Подобные новости