Курс лекций по инженерной геологии (стр. 47 )

В зависимости от балльности возможных землетрясений в строительстве существуют специальные нормы, строгое выполнение которых обязательно. Ограничивается этажность зданий, укрепляется их фундамент, они окружаются антисейсмическими поясами, не разрешается возведение дополнительных нависающих деталей, облегчается кровля, используется железобетон и т. д. Опыт показывает, что объекты, построенные с соблюдением всех норм для районов с повышенной сейсмичностью, при землетрясениях либо остаются целыми, либо получают незначительные повреждения.

Прогноз землетрясений - актуальная задача сейсмологии и сейсмогеологии. Карты сейсмического районирования показывают, какие районы могут быть наиболее опасными и какой проектной силы следует ожидать здесь землетрясения. Необходимо выделять сейсмогенные зоны - зоны ВОЗ (возникновения опасных землетрясений).

Однако всех интересует наиболее трудный и важный вопрос, - когда оно произойдет? Ответить на него, конечно, нелегко, но работы в этом направлении ведутся усиленно и уже есть обнадеживающие примеры. Прогноз может быть разный: долгосрочный, краткосрочный и оперативный. Первый дается на ближайшие десятки - сотни лет, второй - на годы, месяцы, дни и даже часы. Предвестников землетрясений очень много и они совершенно разные. Когда речь идет о долгосрочном прогнозе, то в областях сильных землетрясений, происходящих раз в десятки лет, важным показателем является длительное отсутствие землетрясений. Чем это время больше, тем вероятность сильного землетрясения возрастает. В некоторых случаях важную роль играет периодичность землетрясений по данным многолетних наблюдений. Для краткосрочных прогнозов большое значение имеет непрерывное наблюдение за изменением уровня земной поверхности и наклонов, измеряемых с помощью наклономеров. Увеличивающееся напряженное состояние массивов горных пород, чреватое его скорой разрядкой, должно сказываться на упругих свойствах пород, их электропроводности, скорости прохождения сейсмических волн.

Перед землетрясением часто изменяются магнитное поле, акустические свойства среды и электрический потенциал атмосферы, гидрогеохимические параметры вод, животные ведут себя необычно и т. д. Существуют попытки предсказания землетрясений по колебанию ГГД поля.

Превышение прочности горных пород и их разрыв вызывают формирование очага землетрясения и сейсмические волны разного типа, приводящие к разрушению. Любое землетрясение характеризуется гипоцентром, эпицентром, интенсивностью, магнитудой, энергией. Существуют различные модели очаговых зон. Землетрясения приурочены к областям высокой современной тектонической активности и связаны с конвергентными и дивергентными границами литосферных плит. Сейсмическое районирование - основной метод предсказания землетрясений.

ЛЕКЦИЯ 20. складчатые и разрывные дислокации

Ненарушенное залегание горных пород. Под ненарушенным залеганием пород понимается такое их залегание, которое возникло в процессе образования. Формы залегания осадочных, магматических и метаморфических горных пород, как уже известно, различны, что обусловлено неодинаковыми условиями их образования.

Для осадочных горных пород, слагающих почти всю верхнюю часть земной коры, ненарушенным является почти горизонтально лежащий слой (пласт). Горизонтальное положение слоя обусловливается тем, что осадки, формирующиеся в основном в морских бассейнах, ложатся на выровненные абразией поверхности почти горизонтально (то же в озерах, реках). В слоистой толще осадочных пород каждый слой (пласт) отделен от другого поверхностью напластования. Поверхность, ограничивающая слой снизу, называется подошвой; поверхность, ограничивающая его сверху,— кровлей. В серии или пачке слоев кровля нижележащего слоя является одновременно подошвой (ложем) покрывающего. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой слоя (пласта) называется его толщиной, или мощностью (рис. 1). Мощность слоя бывает от нескольких миллиметров до нескольких метров (чаще мощность в пределах 2—3 м), в горизонтальном направлении слой может быть прослежен на многие километры. Мощность слоя почти одинакова на больших площадях. Местное увеличение мощности слоя называется раздувом слоя, а местное уменьшение — пережимом. Там, где мощность слоя уменьшается до нуля, говорят о выклинивании слоя. Слой, имеющий весьма ограниченное пространственное распространение среди других толщ слоев, называют линзой. Мелкие слои среди более мощных слоев называются прослойками (пропластками). Слои в осадочной толще могут быть по своему литологическому составу разнородными или однородными. В разнородных толщах, когда, например, слой галечника

вверх по разрезу сменяется песчаником, а последний — глиной и т. д., слоистость ярко выражена. В однородных горных породах, например известняках, границы слоев проводятся по горизонтальным трещинам в толще пород; трещины эти называются трещинами напластования (они наблюдаются между пластами и в разнородных толщах).

В серии ненарушенных слоев каждый вышележащий слой отложен позже, чем подстилающий его. При постоянном осадконакоплении и поверхности напластования будут на больших пространствах параллельны друг другу, т. е. слои залегают согласно.

Если в толще пород слои лежат параллельно один другому, но между ними нет исторической последовательности, то говорят о параллельном (стратиграфическом) несогласии. Стратиграфическое несогласие можно наблюдать, например, в отложениях Подмосковья, где на морских каменноугольных отложениях залегают непосредственно морские отложения юры; при стратиграфически согласном залегании на каменноугольных толщах должны были бы залегать сначала пермские, выше триасовые и лишь на них юрские отложения. Это несогласие вызвано колебательными движениями земной коры, т. е. после каменноугольного времени был перерыв в отложении в связи с поднятием Подмосковья выше уровня моря. В юре поднятие вновь сменилось опусканием.

Первоначальные формы залегания горных пород не остаются неизменными, а нарушаются под влиянием тех или иных геологических факторов. Нарушение первоначального залегания слоев получило название дислокаций (лат. — смещение). Эти нарушения возникают как в результате деятельности экзогенных, так и эндогенных процессов. Дислокации, связанные с первыми, обусловлены в основном проявлением силы тяжести, т. е. они вызываются оползнями, обвалами, обрушением кровли карстовых пустот, уплотнением, воздействием ледников (гляциодислокации). Дислокации, связанные с эндогенными процессами, обусловлены магматическими и тектоническими процессами. НижеЛЗудут рассмотрены лишь последние.

Нарушенное залегание горных пород. Под нарушенным залеганием горных пород понимаются такие формы залегания, которые возникают при изменении ненарушенных форм залегания. Нарушения залегания происходят главным образом под влиянием тектонических движений, поэтому и называются они тектоническими нарушениями (тектоническими дислокациями). Часто дислокации вызывают резкие изменения в первоначальном положении слоев, в связи с чем слои, образовавшиеся до и после проявления тектонических дислокаций, залегают между собой с резким угловым несогласием.

Для того чтобы определить взаимоотношение слоев между собой, необходимо уметь установить положение слоя в пространстве, т. е. определить элементы залегания слоя: простирание, падение и угол падения.

Под простиранием слоя понимают азимут линии простирания. Линия простирания — любая горизонтальная линия на поверхности слоя (след пересечения плоскости напластования с любой горизонтальной плоскостью).

Под падением слоя понимают азимут проекции линии падения на горизонтальную плоскость. Линия падения — линия, лежащая в плоскости пласта и направленная в сторону наибольшего его наклона. Линия падения перпендикулярна линии простирания (рис. 2).

Угол падения — угол между поверхностью напластования и любой горизонтальной плоскостью; угол падения, равный 0°, характеризует слой горизонтальный, а угол 90°— слой, поставленный на “голову”.

Простейшим и довольно точным инструментом для определения элементов залегания слоя является горный компас, отличающийся от обыкновенного тем, что деления на лимбе идут в направлении, обратном ходу часовой стрелки: от 0 до 360°. В обратном порядке располагаются восток и запад: первый стоит слева от севера на 90°, второй — справа на 270°. Это сделав но для удобства, так как при работе с горным компасом азимут искомых линий практически измеряется от определяемого направления до направления на север, поэтому он должен измеряться против часовой стрелки. Геологический компас отличается от обыкновенного и тем, что он снабжен отвесом, с помощью которого отсчитывается угол падения слоя по специальной шкале внутреннего лимба или полулимба.

Выделяют два вида тектонических нарушений — складчатые и разрывные, тесно связанные в своем возникновении и взаимообусловленные. Для удобства рассмотрим эти два вида дислокаций раздельно.

Складчатые нарушения. Складчатые (пликативные), или связные, нарушения первоначального залегания горных пород выражаются в волнообразном изгибании слоев горных пород, без разрыва их сплошности. Складчатость общего смятия толщ горных пород, образующаяся в геосинклинальных областях, является результатом горизонтального сжатия локальных зон этих областей, развивающегося как следствие вертикальных колебательных движений в геосинклинали. Складчатость общего смятия наблюдается в зонах наибольшего прогибания геосинклинали и в зонах максимальных перегибов — переходные участки от более поднятых зон к наиболее опущенным. Образование складок общего смятия обусловлено пластическими деформациями пород, возникающими вследствие сминающих напряжений, иногда небольших, действующих медленно, но в течение многих миллионов лет. Вследствие этого даже хрупкие в обычных условиях горные породы (известняки, песчаники, конгломераты) собираются в складки. При давлении возникают перемещения частичек породы относительно друг друга. Это вызывает повышение температуры, способствующее размягчению породы и в конечном счете приводящее к их дислокации. Высокие температуры обусловлены и тем, что нижние слои мощных толщ пород (в геосинклиналях дислокацией охватывается толща до 20 км) находятся на больших глубинах. Наличие влаги в поводах также ускоряет процесс дислокации.