Закономерности формирования режима подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины

Лущик, Анатолий Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Закономерности формирования режима подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины
ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Закономерности формирования режима подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины"

с/

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО)

На правах рукописи УДК 556.2.52:550.34(477)

ЛУЩИК Анатолий Васильевич

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНЫ РЕЖИМА ПОДЗЕМНЫХ ВОД В СЕЙСМОАКТИВШХ РЕГИОНАХ УКРАИНЫ

Специальность 04.00.06 - гидрогеология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва 1989

Работа выполнена в отделе геодинамических процессов Института минеральных ресурсов ГлавКГУ "Укргеология" Мингео СССР.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

В.С.Ковалевский;

доктор геолого-минералогических наук В.В.Кюнтцель;

член-корреспондент АН УССР, доктор геолого-минералогических наук В.М.Шестопалов

Ведущая организация: Институт геофизики АН УССР.

Защита диссертации состоится "// " ЙЯрвЯй 1990 г. в 10 ч.на заседании специализированного ученого совета Д.071.11.01. по присуждению ученой степени доктора геолого-минералогических наук при Всесоюзном научно-исследовательском институте гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) по адресу: Т42452, Московская обл., Ногинский район, пос.Зеленый, ВСЕГИНГЕО.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСЕГИНГЕО.

Просим принять участие в работе спецсовета или прислать отзыв в 2-х экз. с заверенными подписями по указанному адресу на имя ученого секретаря спецсовета.

Автореферат разослан " М&ЬГНд. 19^В г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, кандидат геолого-минэралогических наук . —

М.С.Голицын

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 ГКНГ СССР: I) УШ 1 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 ... (19811985 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 последовательностью их выполнения, которое проводилось в три периода: подготовительный, основной и заключительный.

В подготовительный период преимущественно использовались методы анализа, обобщения, ретроспективной обработай табличного, графического, текстового, фондового и опубликованного геолого-гидрогеологического, сейсмологического, геофизического материала.

В начале основного периода разработаны методические основы сейсмогидрогеологического районирования, базирующиеся на сочета-

нии 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-1, "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 лег. На этих пунктах применялась специально разработанная методика дискретных замеров, частота которых была не менее I раза в сутки, или же использовались регистрирухщие .устройства с непрерывной записью сигнала (ГД-2, ГД-2М, ГР-38 и др.); повсеместно одновременно проводились замеры атмосферного давления, температуры воздуха, преимущественно в ре'жиме 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 ИЫРа, 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 и 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 напор-.м: вид

и приемы математической обработки этих параметров на оВМ 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 ООО 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 рабо.ты 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 й реализации методик сейсмогидрогеологического 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, современных 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

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 ООО 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 ЬВМ;

- 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.

Результата исследований внедрены в производственных, проектных, опытно-методических организациях Госстроя, 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 приращения сейсмичности в условиях Украины. Результаты исследований использовались также для составления ряда методических рекомендаций: по оценке изменения гидрогеологических условий при искусственном пополнении запасов подземных вод платформенных карстовых областей; составлению пообластных инженерно-геологических карт районирования условиям развития и интенсивности проявления экзогенных геологических процессов масштаба 1:200 ООО применительно к природным условиям УССР; по выявлению гидрогеодинамических 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 включэны 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 среды от загрязнения" (Киев, 1980); "Проблемы охраны и рационального использования недр и минеральных ресурсов" (Севастополь, 1980);

"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); "ХУ1 конгресс мевдународной 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 IS75 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 A.A., Петренко С.Л., Рыбина Л.В., Швырло Н.И. и др. Всем им, а также Вартаняну Г.С., Лисиченко Г.В., Яковлеву

Е.А. ,| Иванову Б.Н.|, Гольдбергу В.М., Валейпю В.О., Барону В.А.

Галицыну М.С., Шеко А.И., автор выражает свою искреннюю признательность за консультации, помощь и сотрудничество.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТА

Глава Г. Состояние исследования по проблеме. Правильное и эффективное решение любой проблемы определяется выбором основных направлений исследований, который невозможен без знания состояния их как в напей стране, так и за рубежом.

Согласно проведенному анализу установлено,что достаточно широко и полно изучены вопросы (формирования, прогноза, картирования режима подземных вод в естественных и нарушенных деятельностью человека условиях для установления региональных закономерностей формирования подземных вод, оценки их запасов, обоснования мелиоративных мероприятий, осушения месторождений, которым посвящены работы М.Е.Альтовского, А.А.Коноплянцева, В.С.Ковалевского, С.М.Семенова, В.А.Барона, Б.В.Боревского, В.А.Коробейни-кова, А.В.Лебедева, В.М.Шестопалова, Ф.Герцога (P. Heicog), К/.Красни С J. K'za.sru/). Д.К.Данчева и др. Ряд специальных методических и теоретических вопросов изучения особенностей режима подземных вод, применения полученных результатов для прогноза землетрясений рассмотрены в работах Г.С.Вартаняна, В.О.Валейшо, Г.В.Куликова, И.Г.Киссина, Г.А.Мавлянова и др., Ф.И.Монахова, Д.Г.Осики, А.Н.Султанходжаева и др., К.Икеды (K.jKeda), Л.Монаховой, И.Станева и др.

Отдельные специальные вопросы формирования режима подземных вод в карстовых, оползневых районах сейсмоактивных регионов рассматривались в работах И.Ф.Ерьппа, В.Н.Дублянского, Б.Н.Иванова , В.В.Кюнтцеля, Г.П.Постоева, А.В.Лужецкого, М.К.Рзаевой, Р.И.Цы-биной, А.И.Шеко, Е.С.Штенгелова, Ю.И.Шутова, А.В.Чекунова, А.Е. Шейдегера и др.

Несмотря на то, что в перечисленных работах приводятся новые теоретические и методические приемы и впервые полученные результаты исследований, основные закономерности режима подземных вод в различных регионах, в них не.рассматриваются локальные закономерности формирования режима подземных вод как результат взаимо-

действия различных систем (гидросферы, литосферы, биосферы и др.) и их инженерно-сейсмологическое значение, методические приемы прогноза активизации современных геологических процессов с помощью изучения изменений режима подземных вод в районах интенсивной деятельности человека, оценка техногенной деятельности человека как основного фактора нарушения природного равновесия в зоне активного водообмена и в геологической среде.

В пределах сейсмоактивных регионов Украины и в целом на территории страны недостаточно изучен вопрос инженерно-сейсмологических оценок геолого-гидрогеологических обстановок в условиях интенсивного их нарушения хозяйственной деятельностью человека. Основные вопросы методики инженерно-сейсмологических исследований рассмотрены в работах В.Д.Ломтадзе; С.В.Медведева; В.П.Соло-ненко; А.Е.Шейдегера и др. Однако даже в этих работах не достаточно полно рассматривается вопрос влияния современных геологических процессов на изменение инженерно-сейсмологических условий. Опыт изучения особенностей развития и активизации, в условиях техногенного влияния, современных геологических процессов (подтопления, суффозионно-карстовых и др.) показал, что они значительно снижают несущие способности грунтов оснований сооружений, особенно в сейсмоактивных и примыкающих к ним регионах. Сейсмоактивные регионы Украины довольно сильно поражены как естественными современными геологическими процессами (карст, оползни, просадки, эрозия и др.), так и процессами обусловленными хозяйственной деятельностью человека (подтопление), что требует специальной их инженерно-сейсмологической оценки.

Анализ состояния вопроса в целом и особенностей изученности условий формирования режима подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины в частности, позволил сделать выводы, определяющие основные направления исследований, заключающиеся в том, что до настоящего времени: I) отсутствует инженерно-сейсмологическая оценка современных геологических процессов и режима подземных вод для обоснования возможных изменений инженерно-сейсмологических условий под влиянием хозяйственной деятельности человека; 2) не установлены локальные закономерности формирования гидрогеохимического и гидрогеодинамического режима подземных вод в уело-

виях средней и слабой сейсмической активности, а также при интенсивной хозяйственной деятельности человека; 3) не разработаны методические приемы сейсмогидрогеологического районирования при интенсивном техногенезе; 4) практически не используются локальные закономерности формирования режима подземных вод для выявления периодов подготовки активизации современных геологических процессов; 5) не разработаны методические приемы геолого-гидрогеоЛогического обоснования изменения инженерно-сейсмологических условий в интенсивно-осваиваемых человеком сейсмоактивных регионах с учетом возможной активизации разнотипных современных геологических процессов.

Глава 2. Инженерно-сейсмологическая оценка современных геологических процессов и режима подземных вод при интенсивной хозяйственной деятельности человека в сейсмоактивных регионах Украины. ..

Для обоснования значимости современных геологических процессов в оценке инженерно-сейсмологических условий в сейсмоактивных регионах при активной деятельности человека за основу принимаются положения теории гравитационной дифференциации Земли -главного процесса, управляющего эволюцией планеты, и гидродинамическое описание химикоплотностной конвекции в мантии(К. Лепи-шон и др. (1977); А.С.Монин (1977); У.Т.УУСЬоп. (1969) и др.). ста теория позволяет рассматривать эволюционное развитие Земли с позиции движения материи, включающей механические перемещения вещества, химические реакции, распад радиоактивных элементов и сопровождающих их энергетических процессов, т.е. на современном этапе убедительно объяснить формирование континентальной земной коры, которое имеет наиболее существенное значение для данных исследований, ибо с ним связано проявление в определенных зонах сейсмической активности в настоящее время. Г.П.Горшков (19В4) установил, что активность сейсмичности в таких зонах определяется общей активностью происходящих глубинных процессов в регионе, которые являются доминирующими. Б пределах верхней части литосферы (геологической среды) находят разрешение противоречия между двумя разнонаправленными действиями внутренних и внешних сил, что контролируется перераспределением энергии, являющейся объективным показателем действия различных процессов.

Из - изложенного следует, что для количественной оценки инженерно-сейсмологической значимости современных геологических процессов, определения иерархической зависимости между ними наиболее целесообразно применение энергетического показателя. Для повышения объективности оценки используются еще два показателя, зависящих от генетического типа процесса и выделяемой энергии (радиус ощутимого в инженерном отношении влияния и экологического воздействия).Все три показателя применяются в виде удельных значений. Оценка всех показателей сделана на основании опубликованных и фондовых материалов, наблюдений проведенных в сейсмоактивных регионах Украины во время данных исследований. Ущерб от разнотипных явлений, вызванных геологическими процессами, рассчитан по опубликованным данным. Удельные показатели варьируют в широких пределах, т.е. для различных процессов могут отличаться на 3-4 и более порядков. Например, удельные показатели явлений, обусловленных деятельностью поверхностных и подземных вод (карст, просадки, суффозия), изменяются: энергии - от 5,5-10^ Дж до 2,95*10^ Дж; ущерба - в пределах 0,37 илн.долл.; радиуса влияния - 1*10~'ч5*10~'тсм, а. удельные же показатели для оползневого явления соответственно могут достигать 1,97-10^ Дж, 143 млн. долл., 1,5-Ю1 км.

Проведенная комплексная оценка влияния современных геологических процессов на геологическую среду на приближенной количественной основе позволяет определить инженерно-сейсмологическую значимость, взаимосвязь и иерархическую зависимость между процессами и обусловленными ими явлениями. Установлено, что эндогенные процессы не только обладают самой большой выделяемой энергией, сопоставимой только с энергетическими изменениями, вызываемыми деятельностью человека, но и оказывают региональное влияние, стимулируя развитие других процессов и явлений. Схематически связь между современными геологическими процессами изображена на рис.1. При этом наиболее тесная связь существует между процессами, вызываемыми подземными водами, гравитационными и внутренними силами Земли. Подземные воды имеют с ними прямую и обратную связь, т.е. могут быть индикаторами их активизации и стимулировать ее, По инженерно-сейсмологической значимости современные геологические

Эндогенные процессы, связанные с действием внутренних сил Земли

Л. Схема связи между современными теологическими процессами в сейсмоактивных регионах

процесса представляют следущую последовательность: внутренних сил Земли, подземных вод, гравитационных сил, изменения атмос-ферно-климатических условий, поверхностных вод и внутренних сил в горных породах. Однако на них могут оказывать влияние более энергоемкие процессы, обусловленные хозяйственной деятельностью человека.

Современные геологические процессы обусловлены деятельностью различных сил, находящихся в определенных сферах Земли и её оболочки, т.е. место деятельности их в пространстве можно представить в виде приуроченности к определенным сферам (глубинным слоям - мантии, литосфере, подземной гидросфере, поверхностной гидросфере, атмосфере, космической системе, биосфере, включая деятельность человека), ото позволяет составить пространственную модель связи между геологическими процессами, подземными водами в сейсмоактивных регионах, используя элементы системного анализа. В данном случае каждая сфера представляет собой открытую систему находящуюся с соседними системами в контакте не только путем передачи энергии, но и вещества.

Интенсивная хозяйственная деятельность человека вызывает практически необратимые изменения геологической среды, стимулируя активизацию современных геологических процессов, при этом основная роль в большинстве случаев принадлежит изменениям режима подземных вод зоны активного водообмена. В качестве примера можно рассмотреть Равнинный Крым, где развиты разнотипные процессы * (связанные с деятельностью подземных вод, сейсмичность), на побережье Черного и Азовского морей имеют место гравитационные процессы (оползни, обвалы), на Керченском п-ве - грязевой вулканизм. Здесь же интенсивно проявляется хозяйственная деятельность человека, связанная с орошаемым земледелием, урбанизацией, увеличением мощностей химической промышленности, в последние 20 лет приведшая к нарушению режима подземных вод зоны активного водообмена. На многих орошаемых массивах годовая инфильтрация превышала естественную (3-6 мм/год) в 5 раз, а местами и более чем в 10. Это вызвало подъем уровня первого от поверхности горизонта до глубины менее 5 м от поверхности земли на 30 % площади района, с одновременным снижением уровня воды основного эксплуатационного

неогенового горизонта, что привело к изменениям потенциальной энергии и верхней части литосферы в количестве соизмеримом с выделяемой энергией при землетрясении (до 10*® Дж).

Результаты исследований позволяют сделать выводы: I) впервые с помощью энергетических, экологических оценок установлены генетические закономерности развития и взаимосвязи современных геологических процессов и обусловленных ими явлений в сейсмоактивных регионах Украины и определена их инженерно-сейсмологическая значимость; 2) установлено, что основными современными естественными геологическими процессами в сейсмоактивных регионах являются процессы вызванные деятельностью внутренних сил Земли, подземных вод и гравитации, при этом.первые доминируют, влияют на развитие остальных и определяют инженерно-сейсмологические условия; 3) техногенное влияние человека по своей энергетической модности сопоставимо с деятельностью современных геологических процессов,стимулирует их активизацию, вплоть до процессов, обусловленных деятельностью внутренних сил Земли, и поэтому является основным фактором изменения инженерно-сейсмологических условий; 4) техногенная деятельность накладывается на естественные геологические процессы, вызывая в основном их активизацию, и проявляется в изменениях режима подземных вод или, интенсивно его изменяя, вызывает активизацию геологических процессов.

Глава 3. Локальные закономерности формирования гидрогеоди-намического режима подземных вод в районах развития современных геологических процессов. 3 пределах отдельных локальных структурно-тектонических блоков, в системах водопункт - водоносный горизонт, часто по-разному проявляется действие даже таких энергоемких процессов, как обусловленных деятельностью внутренних сил Земли, что отмечалось в работах (Киссина, Сапрыгина, Монахова, Нерсесова, Саваренского, Асада, Исибаси и др. 1980-1984). Поэтому для оценки инженерно-сейсмологических условий, разработки методов определения периодов подготовки современных геологических процессов необходимо установить локальные закономерности формирования гидрогеодинамического режима подземных вод и критерии для определения этих законономерностей.

Локальные изменения гидрогеодинамического режима подземных вод, вызванные подготовкой.современных геологических процессов, обусловлены передачей энергетических возмущений от центров действия сил, вызывающих определенные процессы, которые воспринимаются твердым телом и передаются в порово-трещинную среду, насыщенную жидкостью или газом (Киссин, 1981; Сапрыгин, 1980; Осика, 1978; Монахов, 1980 и др.), и являются индикаторами нарушений энергетического баланса в системе водопункт - водоносный горизонт.

Ввод третьего вида энергии (от эндогенных процессов) нарушает закономерные во времени изменения, обусловленные влиянием экзогенных и техногенных факторов, вызывая их усиления или ослабления (Лущик и др. 1983-1988 гг.). Несмотря на различные виды воздействия в конечном результате все сводится к изменению количества воды в определенном элементарном объеме водовыещаших-пород, как реакции водоносного горизонта на вариации давления на его кровле и подошве, приток дополнительного количества воды путем перетока, инфильтрации (в грунтовый водоносный горизонт),или поступление её при отясатии из слабоводоупорных пород. Процессы эти длительные, занимают обычно по несколько десятков суток,энергетические изменения в системе водопункт - водоносный горизонт при подготовке слабых и средней силы коровых землетрясений невелики (5,0 10"^ * 1,9 Ю-4 Дяс). Скорости фильтрации в водоносных горизонтах незначительные и определяются изменениями гидростатического давления, что позволяет не учитывать силы инерции. Поэтому в качестве математических моделей для описания локальных изменений гидрогеодинамического режима, при подготовке землетрясений, оползневых и карстовых процессов (в кавернозно-пористых породах) соответственно могут использоваться основные уравнения фильтрации (Бочевер и др., 1965).

Анализ основных уравнений фильтрации и балансовых составляющих энергии в системе скважина - водоносный горизонт позволил сделать вывод, что во всех случаях давление на кровлю напорного водоносного горизонта (Рк) или на подошву (Рп) любого горизонта, является функцией суммарной энергии (2с1ЛУ ) и чем больше доля эндогенной составляющей в суммарной энергии, тем больше давление,

вызывающее определенные изменения в водоносной системе (горизонте) Рк = (2с1ЛА^ ), будет отражать действие внутренних сил Земли.

Распределение энергии и формирование локальных закономерностей гидрогеодинамического режима характеризуются особенностями структурно-тектонических, литологических, гидрогеологических условий, физико-механическими параметрами водовмещающих и водоупорных отложений, проявлениями современных геологических процессов, техногенного влияния, которые присущи отдельным блокам, где находится наблюдательный водопункт и составляют основу постоянных, переменных и действующих спорадически критериев, позволяющих однозначно устанавливать локальные закономерности формирования гидрогеодинамического режима во времени и пространстве (табл.1).

Таблица I

Критерии, определяющие локальные закономерности формирования гидрогеодинамического режима.подземных вод

Основные критерии

Краткое описание факторов, положенных в основу _критериев_

периоди- споради-чески-пе- ческих ременных

постоянных

I. Структурно-тектонические

Тектонические границы участка, в пределах которого находится наблюдательный водоцункт

Литологический состав водовмещающих и водоупорных пород кровли, почвы

Физико-меха- Плотность, пористость во-нические довмещапцих и водоупорных пород кровли, почвы

Диалогические

4. Фильтрационные

Окончание табл.1

Основные кри- Краткое описание факторов, положенных в основу терии _ критериев_

постоянных

периодически-переменных

спорадических

5. Гидрогеологические

6. Климатические

7. Гидрологические

В. Геодинамические

9. Техногенные

10. Космические

Напоры основного и смежных горизонтов, уклоны, степень взаимосвязи горизонтов в комплексе, химсостав, плотность воды и др.

Влияние водоот-бора, орошения, инфильтрации из ирригационных сооружений.дополнительных нагрузок горных выработок

Осадки, давление и температура воздуха, ветры

Связь с поверхностными водоемами и водотоками

Энергетическое влияние современных геологических процессов спровоцированных техногенной деятельностью

Те же виды деятельности

II.Технические Конструкция и

техническое состояние наблюдательного водо-пункта

Энергетическое влияние подготовки и проявления современных геологических процессов

Те же виды деятельности при условии провокации геологических процессов

Вращение Земли, лунно-с олнечные приливы, действие других планет, активность Солнца

Анализ около 30 тыс.замеров уровня (расхода) подземных вод и 30 тыс. замеров изменения атмосферного давления, полученных более чем за 10-летний период наблюдений по водопунктам региональной и специализированной сейсмогидрогеологической сети, а также большой объем замеров температуры воды, воздуха, определение количества осадков и других параметров позволил выявить ряд локальных закономерностей формирования гидрогеодинамического режима в Крымском и Карпатском сейсмоактивных регионах при подготовке землетрясений, оползневых и карстовых процессов, которые можно разделить на пространственные, вариационно-энергетические и временные.

Пространственные закономерности имеют комплексный характер. В первую очередь к пространственным закономерностям относятся изменения в плане и разрезе реакции гидрогеодинамических параметров на подготовку.современных геологических процессов. При подготовке землетрясений наиболее чистый сигнал получается по водопунктам, вскрывающим верхнюю часть зоны замедленного водообмена (300 м и глубже), или нижние слои зоны активного водообмена (250-300 м). Обусловлено это уменьшением с глубиной влияния переменных источников энергии (экзогенных, техногенных), определяющих локальные закономерности гидрогеодинамического режима подземных вод (годовые амплитуды уровней в этих зонах до 0,2 м, в то время как для зоны активного водообмена они большей частью достигают нескольких метров).

Следующей пространственной закономерностью является различная реакция водопунктов на влияние подготовки землетрясения одного энергетического класса в пределах горизонта с изменяющимися в пространстве фильтрационными свойствами водовмещающих пород ( К2т.2 : дК)<дН-2 » где Кр - коэффициенты филь-

трации; ГГЦ ; 1П,2 - мощности пластов, а и А И. 2 - изме-

нение уровня в водопунктах, вскрывающих разные по водопроводимо-сти зоны). Оде одной пространственной закономерностью является наличие избирательной реакции, на подготовку землетрясений, обусловленной структурно-тектоническими условиями блока, где расположен водопункт. Наиболее чувствительными являются водопункты, -приуроченные к зонам глубинных разломов до мезозойского заложе-

ния, активизированных на современном этапе развития (главного Крымского, Южно-Азовского и др.), или к зонам активных нарушений более молодого возраста (система нарушений СЗ простирания в Закарпатье и др.). Об этом свидетельствует хорошая реакция гид-рогеодинамических параметров в водопунктах на подготовку слабой и средней силы (К=7-И,1) близких коровых и сильных (К > 15) далеких землетрясений в Крыму и Карпатах (5 июля 1984 г. в Алуш-тинско-Ллтинской зоне, 17 июня 1988 г. - Азовская зона, 04 марта 1977 г. и 31 августа 1986 г. во Вранчо и др.),* в которых отмечались аномальные вариации уровня от нескольких сантиметров до 1,5 м и расхода родников до 0,4 л/с при нарушении их закономерных циклических колебаний.

Вариационно-энергетическая локальная закономерность формирования гидрогеодинамического режима подземных вод заключается в нарушении периодических закономерных (циклических или однонаправленных) теоретически обоснованных вариаций гидрогеодинамиче-схих параметров в водопунктах в связи с вводом энергии, поступающей от очаговой зоны. Например, это хорошо статистически подтверждается для скважин Береговского блока в Закарпатье, вскрывающих последовательно зоны замедленного водообмена (Б-3), нижние части зоны активного водообмена (Б-2 и Б-4) и зону активного водообмена (Б-4а). В этих скважинах в периоды "затишья" соответственно в 100, 67 и 35, 20 % случаев наблюдалась связь между вариациями атыосфернбго давления и колебаниями уровня воды в открытых скважинах, а в периоды подготовки землетрясений нарушались эти закономерные связи в 75, 40 и 64, 75 % случаях. В Крымском регионе по всем водопунктам подтверждается эта закономерность. Даже в условиях интенсивного, техногенного влияния наблюдается данная локальная закономерность. В районе Сакского месторождения минеральных вод перед землетрясением 5 июля 1984 г. нарушалась теоретически объяснимая зависимость между расходом и уровнем (последний при уменьшении расхода понижался), расходом и температурой субтермальных вод, которая в течение 60 суток (времени фиксированной подготовки и по другим водопунктам) при уменьшении расхода в этот период повысилась в среднем на 0,4 °С.

Временная закономерность заключается в разном времени реакции на слабые и средней силы коровые землетрясения с очагами, расположенными в различных зонах, и далекие сильные землетрясения. Например, скважины Береговского блока СБ-2, Б-4, Б-3) реагируют на близкие (до 80 км) коровые землетрясения с энергетическим классом К ■ 7-10 в течение 10-30 сут., а на землетрясения такого же класса, но с эпицентрами, находящимися в другой зоне (Припаннонского разлома), преимущественно в течение 40-60 сут. В Крымском регионе реакция на подготовку корового землетрясения 05 июля 1984 г. с энергетическим классом К = 11,1 и эпицентром, удаленном от наблюдательных пунктов до 100 км, длилась в среднем около 60 сут, а те же водопункты на подготовку сильного землетрясения 30 августа 1986 г. во Вранчо (К > 15) с эпицентром,удаленным на 440 км, реагировали в течение 5-10 сут.

Кроме, того,все выявленные закономерности проявляются и при подготовке оползневых, карстово-суффозионных, просадочных явлений, подтопления. При подготовке оползневых процессов более информативными и имеющими чистую реакцию на изменение напряженного состояния оползневого массива, увеличение порового давления и изменения состояния всего структурно-тектонического блока, к которому приурочен оползень, являются слабонапорные обводненные слои, в то время как изменения локального гидрогеодинамического режима грунтовых вод оползневых отложений указывают на общую увлажненность оползневого массива и возможное влияние соседних зон развития современных геологических процессов (например на оползневые массивы Южного берега Крыма влияют карстовые воды Крымских гор). В периода подготовки активизации оползней проявляются вариационные и временные закономерности, которые имеют локальное значение и определяются постоянными, переменными и спорадическими критериями (табл.1). Карстовые процессы медленно проявляются во времени, активизация их обусловлена в пределах сейсмоактивных регионов в основном хозяйственной деятельностью человека (Дублян-ский, 1975; 1978; 1984; Иванов, 1961, 1971; Лущик и др., 1972-¡1981; 1987; Мелешин и др., 1982, 1983; Щутов, 1968 и др.), вызыванием локальные изменения гидрогеодинамического режима подэемньа вод, для которых присущи пространственные, вариационные и времен-

ные закономерности. Наиболее явные изменения гидродинамического режима характерны для районов открытого, полупокрытого карста, грунтовых первых от поверхности водоносных горизонтов, где вариационный характер уровня нарушается. Вместо периодических сезонных колебаний, вызванных аномальными осадками, наблюдаются длительные, превышающие когда-либо наблюдаемые сезонные, одно-, направленные изменения в зонах, приуроченных к каналам и массивам орошения, где за поливной сезон (в Равнинно-Крымской карстовой области), подъемы уровня достигали 5 м и более, тогда как сезонные изменения не превышали 1,0 м.

Результаты исследований позволяют сделать выводы: I) незначительные энергетические изменения в системе водопункт - водоносный горизонт под влиянием подготовки современных геологических процессов, длительные её периоды определяют низкие скорости фильтрации воды в прифильтровой зоне, позволяющие использовать, для описания происходящих локальных изменений гидрогеодинамического режима подземных вод, в качестве математических моделей основные уравнения фильтрации; 2) подготовка и проявление современных reo логических процессов, обусловленных деятельностью внутренних сил Земли (даже слабой и средней энергетической силы), нарушают циклические и однонаправленные закономерные изменения гидрогеодинамического режима подземных вод, вызывая разнонаправленные аномальные его вариации во времени; 3) изменения гидрогеодинамиче-зкого режима и его закономерности, обусловленные подготовкой современных геологических процессов, связанных с проявлением гравитационных и внутренних сил горных пород и деятельностью поверхностных и подземных вод имеют подчиненное значение; 4) установленные локальные закономерности гидрогеодинамического режима подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины при активной хозяйственной деятельности человека могут использоваться и в других сейсмоактивных регионах.

Глава 4. Локальные закономерности формирования гидрогеохимического режима подземных вод в районах развития современных геологических процессов. В основу выявления локальных закономерностей гидрогеохимического режима подземных вод положены результата наблюдений на водспунктах специализированной сети за последние 8

лет, заключающиеся в производившихся непосредственно на водо-пунктах определениях нестойких компонентов, хлор-иона, рН, £Н, растворенных газов (углекислого, сероводорода, гелия), а в лабораторных условиях микрокомпонентов и редких щелочей. Всего анализу и обработке подвергались более 90 тыс. определений. Помимо результатов экспериментальных работ использовались данные об изменениях гидрогеохимических показателей в периоды подготовки землетрясений и других современных геологических процессов в различных регионах нашей страны и за рубежом, а также описания закономерностей формирования химического состава подземных вод, опубликованных в работах (Бабинец.Марус, Радько,1974, 1978; Барсуков и др., I9B5; Гавич и др., 1985; Гольдберг и др., 19771980; Гриц,Сугробов,Хаткевич, 1983; Крайнов,Швец, 1973,1980; Лу-щик и др. 1972-1988; Лялько, Митник, 1978; Мавлянов и др., 197I-1978;Осика и др., I977-I98I; Питьева , 1978; Смирнов, 1974, 1979; Султанходжаев и др., I978-I9BI; Крайча, 1980; Асада, Исибаси, Матсута и др., 1982; Рикитаке, 1976; Райкова и др., 1980; Па-найтов, 1978 и др.).

В результате исследований установлено, что в пределах отдельных структурно-тектонических блоков в естественных и нарушенных хозяйственной деятельностью условиях наблюдаются зависимости между локальными закономерностями гидрогеодинамического и гидрогеохимического режима подземных вод, контролируемые энергетическими изменениями в водоносных горизонтах, водоупорных слоях, которые проявляются в нарушениях генетических зависимостей между компонентным составом подземных вод; существунцего массо-переноса в водоносных горизонтах, системах водоупорные породы -водоносные горизонты; внутрипоровых связей.

Анализ теоретических основ генетических связей компонентного состава подземных вод, массопереноса в водоносных пластах, между водовмещающими и водоупорными породами, взаимодействующими водоносными.горизонтами, разделенными слабоводоупорными слоями; молекулярно-кинетических внутрипоровых связей показал, что все они определяются критериями практически постоянными во времени (базирующимися на структурно-тектонических, стратиграфо-литоло-гйческих условиях)., закономерно изменяющимися с определенной пе-

риодичностью (обусловленными действием климатических, атмосферных, космических факторов) или преимущественно однонаправлечно нарастающими (убывающими) в течение всего периода действия (техногенная деятельность человека) и проявляющимися спорадически (активизация совремённых геологических процессов). В системе водоносный горизонт - водопункт действует еще один постоянный во времени критерий - технический (конструкция водопункта). Ути критерии составляют основу и для оценки локальных закономерностей формирования гидрогеодинамического режима подземных вод (см. табл.1), что указывает на генетическую связь между локальными закономерностями гидрогеодинамического и гидрогоохимического режима подземных вод. Подготовка современных геологических процессов под влиянием внутренних сил Земли, вызывая изменения гидрогеодинамического режима, нарушает теоретически обоснованные генетические связи между компонентами в подземных водах, характер массопереноса и внутрипоровую молекулярно-кинетическую обстановку.

В водоносных горизонтах сейсмоактивных регионов Украины установлены генетические зависимости между компонентами различных генетических групп и макро-микрокомпонентами одних и тех же групп (Лущик и др. 1988). Например, отношение ъНй./ч. С1 для гидрокарбонатных кальциевых вод зоны активного водообмена обычно изменяется в пределах 1,16-3,64, а для гидрокарбонатных натриевых, хлоридных натриевых вод зоны замедленного водообмена преимущественно превышает эти значения и может достигать 94,46, а отношения С£/Вт. » Ма/К для вод зоны замедленного водообмена находятся соответственно в пределах 300-500 и 50-80. С локальными условиями формирования гидрогеохимической обстановки связано наличие до 10 мг/л сероводорода в первых от поверхности грунтовых водоносных горизонтах Тарханкутского карстового района в Крыму, где на границе окислительно-восстановительной обстановки в зонах нарушений происходит образование сероводорода за счет поступления глубинного метана, наличия сульфатредуцирующих бактерий и сульфатных вод. Аналогичное явление наблюдается и в рай-оке "ЧерньЬс вод" в Горном Крыму.

Массоперенос определяется влиянием геогравитационных, концентрационных и термических.полей, вызывающих процессы диффузии, конвекции. Действия сил, вызывающих развитие геологических процессов и влияние техногенной деятельности, носят региональный и локальный характер, они образуют техногенные и геодинамические поля, которые по мощности и площади распространения влияния практически полностью охватывают сейсмоактивные регионы. Анализ действия этих полей в пределах сейсмоактивных регионов (Лущик и др., 1972; 1988; Чекунов и др., 1988) показал, что они могут вызывать барродиффузию, концентрационную диффузию, естественные концентрационную и вынужденную конвекции, выражающиеся в изменениях химического состава, минерализации подземных вод и образовании переходных зон. В качестве математической модели, описы-вавдей наиболее полно происходящие процессы в системе водоносные горизонты - водовмещапцие породы может быть использована зависимость (Лялько, Митник, 1978): ^'Сг+^+М^ учитывающая объем вода проходящей через сечение водоносного горизонта в единицу времени, концентрацию растворенного в ней вещества, скорость фильтрации через нижний и верхний слабоводопроницаемые слои и количество растворенного вещества, протекающего через них в пределах рассматриваемого сечения.

Одновременно при изменении давления в этой же системе происходят нарушения внутрипоровых связей, проявляющиеся в изменениях концентраций отдельных компонентов (С;,) и минерализации по-ровых вод (Ы), которые описываются зависимостями:

1ИС±ДР3); СН(±ДР3);

п.—'Лтшл; С1-~Сстад; М—Мтдх, где Ы, Ытах - минерализация воды существующая и максимально

возможная в данной системе; С{, , Сетах ~ соответственно содержание каждого компонента; п н Ппип. ~ пористость на начальный период времени и минимальная.

Действие различных полей на процесса массопереноса и изменения внутрипоровых молекулярно-кинетических обстановок проявляется нединаково. Например в разрезе водоносного комплекса неогеновых каретупаихся отложений в юго-восточной части Равнинного Крыма хорошо прослеживается влияние градиента концентрации.

В поровом пространстве водоупорных слоев (глин) выявлены хлорид-ные натриевые воды с минерализацией от 2 до 8,9 г/л, а в выше- : и нижезалегающих кавернозных одновозрастных известняках находятся гидрокарбонатные кальциевые воды с минерализацией, не превышающей I г/л, причем минимальная минерализация(не более 0,3 г/л) этих вод встречена в центральной части разреза карстущихся известняков. Повсеместно отмечается повышение её к кровле, подошве и прослоям глин до 0,5-0,8 г/л, которое особенно в верхней части разреза, можно объяснить наличием концентрационной диффузии (переливы из верхних слоев минерализованной вода в этом районе исключены). Влияния градиента техногенного поля вызывают значительные изменения локального гидрогеохимического режима-(повышения минерализации могут достигать I г/л в год - Тархан-кутский карстовый район Крыма) и практически затрудняют возможность определения влияния подготовки современных геологических процессов, которые в большинстве случаев вызывают незначительные изменения химического состава подземных вод.

Примером влияния геодинамического поля могут быть изменения гидрогеохимического режима в периоды подготовки землетрясений Вольского. 1984 г. в Алуштинско-Ялтинской зоне (Крым) с К« 11,1, на расстоянии до эпицентра около 60 км и в Свалявской зоне (Карпаты) с К ■ 6 на расстоянии до эпицентра 16,5-30,0 км. В обоих случаях происходили изменения содержаний макро-микрокомпонентов

и газов.-Соотношения компонентов ^О- . С£ в Крыму увеличи-

пЖ ' НС03 ™ '

лись в 1,53-2,32 и 2,44-2,47 раза, в Карпатах на расстоянии 16,5 км первое соотношение соответственно уменьшилось в 1,67 раза, второе увеличилось в среднем в 5 раз, в это же время в водо-пункте на расстоянии 30 км произошло уменьшение в 1,1 раза только первого соотношения.

Одновременно в первом водопункте содержание растворенного углекислого газа уменьшилось на 6,5 %% а на расстоянии 30 км изменений не наблюдалось. Содержание же растворенного сероводорода увеличилось повсеместно на 5-6 %. Характер изменений генетических зависимостей между компонентами определяется удалением от эпицентра, т.е. силой влияния подготовки события, и зависит от генезиса составлявших. Локальные изменения гидрогеохимического

режима под влиянием геодинамического поля проявляются в нарушении естественных закономерностей его развития, которые носят временной характер.

Анализ теоретических положений, результатов экспериментов и режимных наблюдений в сейсмоактивных регионах Украины позволил установить: I) локальные закономерности изменений гидрогеохимического режима подземных вод, зависящие от положения водопункта в водоносной системе (пространственные), проявляющиеся в нарушении генетических зависимостей компонентного состава подземных вод (генетические), и характера вариаций отдельных компонентов во времени (вариационные), в течение различных, но определенных, зависящих от удаления и силы землетрясений, промежутков времени (временные); 2) характер изменений взаимоотношений макро- и микрокомпонентов определенных генетических групп в подземных водах при подготовке активизации современных геологических процессов; 3) возможность использования законов массопереноса в пределах водоносных и водоупорных пород для математического моделирования этого процесса в системе водоносный горизонт - водопункт; 4) воз можность применения основ термодинамики для объяснения изменения минерализации и содержания отдельных компонентов в порах водо-вмещапцих пород в зависимости от вариаций давления и температуры при подготовке современных геологических процессов; 5) неоднозначную реакцию гидрогеохимической обстановки на подготовку землетрясений и что более "чувствительными" являются водоносные горизонты с низкой проницаемостью и высокой пористостью водовме-щавдих пород, но с минерализацией не более 10 г/л.

Глава 5. Методические приемы сейсмогидрогеологического районирования по типам режима подземных вод в сейсмоактивных регионах. Установленные локальные закономерности формирования гидро-геодинамического и гидрогеохимического режима, влияния на него различных геологических процессов позволяют определить основные критерии районирования по,типам режима подземных вод сейсмоактивных регионов. В пределах этих регионов помимо традиционных факторов формирования режима подземных вод значительное влияние оказывают мощные по количеству выделяемой- энергии процессы подготовки землетрясений. Влияние этих процессов, как показывает

опыт отечественных и зарубежных исследований (Дейнега, 1978; Киссин, 1981, 1982; Осика, 1981; Мавлянов и др., I97I-I98I; Сул-танходжаев и др., I978-I98I; Лущик и др., 1983; 1988; Рикитаке, 1970; Шейдегер, 1981; Асада, Исибаси и др., 1984) распространяется до сотен километров и проявляется тем сильнее, чем больше энергетический класс землетрясения.

Кроме естественных факторов в пределах сейсмоактивных регионов Украины на формирование режима подземных вод значительное, а порой и решающее влияние оказывают техногенные (особенно в зоне активного водообмена).

Сложные природные условия, нарушенные техногенной деятельностью человека, определили специфику типизации режима подземных вод для выбора гидрогеологических предвестников землетрясений. Для более полного учета естественных и искусственных факторов формирования режима подземных вод использовался комбинированный метод районирования, т.е.. переход от регионального, основанного на структурно-тектоническом принципе определения границ отдельных гидрогеологических районов, до локального выделения участков с различными типами режима подземных вод. Такой подход к районированию позволил сохранить уже существующую региональную схему гидрогеологического районирования и учесть локальные (типовые) особенности формирования режима подземных вод. При районировании по типам режима учитываются не только особенности питания, транзита, разгрузки подземных вод, но и возможная связь обводненных пород (в пределах осадочного чехла), отдельных обводненных трещиноватых зон с источниками информации, поступающей от очаговых зон по активным глубинным и другим разломам, а также степень техногенного воздействия.

Для обоснования выбора различных таксономических единиц типологического районирования выделяются критерии, определяющие эти единицы. Выделение каждой таксономической единицы производится на основании группы критериев. Основные критерии выделения таксономических единиц при средне-мелкомасштабном районировании по типам режима (1:200 ООО и мельче) учитывает особенности геологического строения, гидрогеологических, геоморфологических, сейсмологических условий, техногенного влияния на геологическую среду (Лущик и др. 1987. 1988).

В пределах Крымского и Карпатского сейсмоактивных регионов выделяются по типам режима провинции, области, районы, подрайоны и участки с различными комбинациями основных режимообразующих факторов. Одновременно в пределах перспективных участков определены водоносные горизонты, обводненные зоны, которые наиболее подходящие для получения информации о вариациях гидрогеодинами-ческих, гидрогеохимических, водно-физических и газовых показателей, необходимой для составления прогнозов силы, места и времени проявления землетрясений. Подрайоны и участки выделялись по локальным особенностям формирования режима подземных вод, характерным для данной ограниченной площади. Причем, основное внимание уделялось не только естественным условиям, но и влиянию техногенных факторов на формирование режима подземных вод. Особое внимание уделяется оценке условий формирования режима водоносных .горизонтов, находящихся в пределах глубинных разломов активизированных на современном этапе геологического развития, или сейсмоген-ных зон. Анализ распределения макро-микрокомпонентов, наличия различных газов, особенно таких как гелий, радон, метан, в водоносных горизонтах, расположенных в зонах глубинных разломов, показал, что им характерны аномальные содержания этих компонентов и газов. Например, содержание гелия в подземных водах понт-мэотис сарматского комплекса зоны активного водообмена в пределах отдельных тектонических зон в Равнинном Крыму на один-два порядка выше фонового. Это явление обусловлено в основном повышенной проницаемостью зон глубинных разломов и других тектонических нарушений, активизированных на современном этапе развития регионов.

Поэтоцу при выделении участков,перспективных для сейемогид-рогеологических наблюдений, приоритет отдавался участкам, приуроченным к зонам глубинных разломов, в связи с возможностаэ полунения информации о всех происходящих измененияхнапряженного состояния горного массива по самому информативному каналу - очаг -зона активного разлома - водоносный горизонт. Всего в пределах Крымского сейсмоактивного региона по такому принципу выделено три провинции (Причерноморская, Западная часть Азово-Кубенской и Горно-Крымская), 9 областей, в пределах которых выделяются районы: - 19 в Равнинном Крыму и на Керченском полуострове и 15

в Горном Крыму. Районы разделены на участки, которых в Крыму около 200.

Аналогичным образом проведено районирование Закарпатья. В пределах Закарпатья выделена одна провинция (Закарпатская) и две области (Складчатые Карпаты и Закарпатский артезианский бассейн). Области разделены на районы, подрайоны и участки, например, в состав гидрогеологической области Складчатых Карпат входят 2 района, разделенных на 5 подрайонов и 25 участков.

Изложенное позволяет сделать следующие выгоды: I) районирование по типам режима подземных вод дает возможность выделить пригодные для организации сейсмогидрогеологических наблюдений участки, выявить в их пределах водоносные горизонты, обводненйые зоны, наиболее пригодные для комплексных специальных режимных наблюдений за гидрогеологическими, водно-физическими и газовыми параметрами как в период выбора предвестников землетрясений, так и при создании службы прогноза (сейсмогеологического мониторинга); 2) районирование сейсмоактивных регионов способствует выявлению участков с особыми условиями формирования режима подземных вод и развития геодинамических процессов (карста, оползней). Для этих участков характерно преимущественное формирование режима под влиянием экзогенных факторов (осадков и техногенной деятельности человека); 3) подготовка землетрясений, проявляющаяся в изменениях гидрогеологических условий, в пределах каждой системы (сейсмоактивного' региона) указывает на возможные изменения гидрогеологических условий и в пределах подсистем, контролирующих области развития карстовых и оползневых процессов, поэтому сейсмогидро-геологическое районирование, являющееся основой для организации сейсмогидрогеологических наблюдений в пределах регионов, способствует прогнозу ожидаемой активизации других современных геологических процессов.

Глава б. Методические основы выявления периодов подготовки активизации современных геологических процессов. Установление локальных закономерностей формирования режима подземных вод позволило не только выделить участки с оптимальными условиями дйя сей-смогидрогеологических наблюдений, провести оценку результатов этих наблюдений на генетической основе, выявить причины экстремальных

изменений наблюдаемых параметров, оценить значимость в этом современных геологических процессов, но и установить критерии для определения периодов их активизации. *

Различные методические приемы анализа и обработки результатов наблюдений за режимом подземных вод, его прогноза для оценки гидрогеологических условий, подсчета запасов подземных вод, инженерно-геологических и сейсмологических целей приводятся в работах отечественных и зарубежных исследователей (Коноплянцев и др., 1963-1984; Ковалевский, 1973-1987; Киссин, 1976-1981; Сул-танходжаев и др., 1978-1981; Вартанян, Куликов, 1983; 1987; Га-вич, Ковалевский, Язвин и др., 1983; Лебедев, Семенов, Челидзе, 1983; Монахов, 1983; Асада и др., 1984; Шейдегер, 1987 и др.).

На базе существующих методов обработки результатов режимных наблюдений разработана теоретическая основа и подобрана модель, характеризующая локальные изменения гидрогеодинамического, гидрогеохимического режима подземных вод в сейсмоактивных регионах с учетом интенсивной хозяйственной деятельности человека. Связь между гидрогеологическими параметрами и факторами можно приближенно представить в виде стохастической модели, где все параметры являются случайными величинами и описываются в зависимости от неслучайного параметра, в качестве которого выбрано время. Принятая модель соответствует типу моделей процесс-результат (Рис.2;. Математическое выражение рассматриваемой модели "может быть представлено в общем виде зависимостью:

У а |1 (Х1» Х2» Х35 + 1г (Х4» Х5» х6* + |з (Х7» х8»

Х9» Х10' х11» Х12» Х13) +§4.^И*«

где группы независимых переменных соответствуют действию определенной совокупности сил - - эндогенных; §2 - техногенных, |з - экзогенных и § ^ - технических (Рис.2). В общем случае зависимая переменная является функцией от множества независимых, изменяющихся во времени переменных. Однако, как показал анализ локальных закономерностей формирования гидрогеодинамического и гидрогеохимического режимов подземных вод, в определенные их периоды основными являются отдельные факторы, которые по величине

Понятийная модель изменения •

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ типа процесс-результат

Факторы.

г. Энергетические Экзогенные-.

- космогенные

(Ваумзиин солнечной активности; блише изменения сил притяжения Солнца и Луны-, Вращение Земли бжруг Солнцз)

- метеорологические

(осадки, температура и давление воздуха!

- Гидрогеологические Эндогенные

/подготовка землетрясений, зпейро-генические колеЬзиия, неотектонюе -ские движения)

-Искусственные ши техногенные

(осушение, ВодоотЪор для хозпитьеВых нужд, орошение. Влияние сидротехниче ских сооружений и др)_

2 Технические

(глуВнна, дизнетр скВзжиц особенности коптзжа роднике! и др)

Результаты-.

Изменение Во Времени уроВня подземных Вод, расхода самойзлиВаюцихсз скВзжнн родиикоВ, даВления на устье скВажиц температуры Воды, рЦЩ одшй минерахизациц содержание макро-микрохомпоиентоВ, оВ-щего расхода, количества спонтанных и растВореиного Г331

Стохастическая модель процесс -

РЕЗУЛЬТАТ. ИЛЛССТРИРУШАЯ УРОВНИ ЗАВИСИМОСТИ

Эндогенные (зпеиро-гвницест -х,:нео-тектонические-х, ,• подготовка землетря-сений-х3)

Искусственные (йодоотдор -х4; орошение-хЗшя ние ~гидротехнических сооружений-, х,)

Экзогенные-, космические (вариации солнечной активности - х,; Влияние притяжения Солнца нАуны-х,-, вращение Земли вокруг Солнца : -Х)); метеорологические (осадки температура боздуха -х„; давление дшдуха -хе); гидрологические -х,/

к I

I I

Технические - х„

■ Изменения гидрогеологических параметров - у

Обратная сбязь

Рис.2. Понятийная модель изменения гидрогеологических параметров типа процесс - результат

энергетического влияния значительно превосходят все остальные,» независимая переменная контролируется практически только ими. Например, в периоды "затишья" и отсутствия техногенного влияния гидрогеодинамический режим подземных вод формируется под контре лем периодически изменяющихся экзогенных факторов, действующих циклически (атмосферного давления,лунно-солнечных приливов)-.

В периоды подготовки землетрясений или интенсивной хоэяйст венной деятельности происходит нарушение закономерных циклических изменений. Все это позволяет упростить схему модели и для выявления действия двух последних факторов применить линейную стохастическую модель, используя Для её практической реализации парный корреляционный анализ между двумя величинами, наличие СВ1 зи между которыми обосновывается теоретическими и генетическими закономерностями и подтверждается экспериментально. Например, изменения уровня подземных вод глубоких напорных горизонтов в открытой скважине й атмосферного давления, лунно-солнечных приливов, расхода при водоотборе,уровня и температуры подземных во;: и др. Нарушения генетически обоснованных и статистически установленных связей можно рассматривать как подготовку современного геологического процесса, в первую очередь землетрясения. Это положение позволило разработать программу для обработки результатов наблюдений в реальном масштабе времени с помощью ЭВМ. Наиболее оптимальным шагом для скользящей парной корреляции являются периоды в 7 и 14 сут, позволяющие без смещения во времени выявлять начало подготовки слабых и средней силы землетрясений по мии мально аномальному значению отклонения коэффициента парной корреляции ( Ъц^р ~3ё> ). Такой прием анализа и выявления периодов подготовки справедлив и для гидрогеохимического режима подземных вод. Только там в основу положено нарушение генетически обоснованного состава подземных вод или соотношений между компонентами в генетических группах и между ними.

Отклонение содержания компонентов при подготовке землетрясений зависит от величины энергетических изменений (класса землетрясения), расстояния наблюдательного водопункта от эпицентра. Степенью энергетического влияния определяется не только величина происходящих изменений, но и их продолжительность, что является

хорошим прогностическим показателем для выявления положения эпицентра по нескольким наблюдательным водопунктам.

Все периоды подготовки заканчиваются толчком, который происходит при определенной форме графика прослеживания за изменением гидрогеодинамического режима. Например, в Карпатском регионе (Рис.3) в среднем в 63 % случаев толчок происходит на подъеме, равном предшествующему спаду с амплитудой соответствующей наблюдаемым в исследуемый период (обычно 5-15 см), а в Крымском регионе в районе Керченского п-ва, местные толчки происходят также при резком изменении уровня в течение 2-3 сут, но уже на спаде. Это указывает на необходимость при выявлении периодов подготовки землетрясений учитывать не только наличие нарушений вариаций уровня, но форму их, особенно в конечных фазах периодов наблюдаемых изменений.

Оползневые, карстовые массивы в пределах сейсмоактивных.регионов занимают соответственно до 3 % и 70 % их территорий. Прогноз подготовки землетрясений по выявленным изменениям гидрогео-динамических и гидрогеохимических параметров является одновременно и прогнозом возможной активизации оползней, карста и других процессов-(Солоненко, 1970, 1976; Кюнтцель, 1976; Никитин, 1976; Федоренко и др., 1978; Шеко, 1978; Штенгелов, Комарова, 1980; Шейдегер, 1981).

Подземные воды являются одним из основных дестабилизирующих склоны факторов, способствуют увеличению веса и снижают устойчивость оползневых массивов, поэтому изменения закономерных вариаций уровня как слабонапорных, так и грунтовых подземных вод,указывают на возможность активизации склона. Резкие подъемы уровней в карстовых районах также указывают на возможность развития механического и химического карста, изменения устойчивости карбонатных и перекрывающих их пород.

Проведенные исследования позволили определить критерии для анализа результатов наблюдений за режимом подземных вод в сейсмоактивных регионах с целью выделения периодов подготовки современных геологических процессов при условии техногенного влияния, которые приводятся в таблице 2.

Типовые формы положения

уровня перед толчком:

1-по данным &ПОсики(1978); 2-по данным дмгах исслиов1тиЕй/Гриц,Счг|>обовЛтксвич.1983; МонахоВ,1903;Кнссин.1981;Осика и®1:197вЛтрыгмн, I9ÍO)

1.1,0 •

90 г \

70 • _/ V_ i 15

/—' т - 12

50 ■ Л I , л. 1..... 10

м 17 19 21 23 25 27 29 31 2 4 6

июль Август 1976г.

( по д.Г. Осика )

Сутки 5 Ю 15 20

Типовые формы положения уровня в

ПРЕДЕЛАХ КАРШЛГКОГО СЕЙСМОАКТИВНОГО РЕГИОНА

(по С.М. С апрыгину,1980г.) (поФНМонахоеу.Ш)

№ № выработок зона, вскрытая выработкой Процент проявления формы вариации уровня перед толчком, °/е

Vi 1/Г Ч/Ф #

1 2 3 5 Б

скв. Б 3 зона замшенного водообменэ 72 27 - - -

скв. БЛ нижняячастъаот активного ншБМЕнадиняя зона »МЕДЛЕННОГОВОДООбИЕНЗ 47 47 6 - -

скв. Б 2 нижняя часть зоны активного ВОДООБМЕНЭ 77 18 — 5 —

скв. Б 4а зона активного водообменэ 55 12 - 33

Средние знэчения в •/. 63 26 6 19

Рис.3. Типовые положения уровня подземных вод перед толчками

Таблица 2

Критерии оценки изменений режима подземных вод для выбора предвестников активизации современных геологических'процессов

Критерии оценки изменений режима подземных вод под влиянием экзогенных, эндогенных и техногенных факторов

Современные геологические процессы, активизацию ' которых можно прогнозировать с помощью изменений режима подземных вод

Подготов- Опол-ка земле- зни трясений

Карст

Гидрогеодинамический режим:

1. Вариационные (нарушение циклической синхронной связи между изменениями атмосферного давления и уровня подземных вод)

2. Статистическое отсутствие парной корреляционной связи между вариациями атмосферного давления и уровнем подземных вод, при наличии тесной, связи в периоды "затишья" (со значимыми коэффициентами корреляции более 0,6)

3. Временные (время подготовки, определенное для каждой грутшы очагов, силы, глубины эпицентра)

4. Графические (форма хода изменения уровня перед толчком)

5. Техногенные (увеличение или убывание значений гидрогеодинамических параметров с количественной оценкой с помощью зависимости Нэк - Нфон ^

Нфон

Гидрогеохимический, водно-физический, газовый, температурный режим:

I. Вариационные (оценка участков на графиках с аномальными вариациями параметров)

Окончание - табл.>

Критерии оценки изменений режима подземных вод под влиянием экзогенных, эндогенных и техногенных Акторов

Современные геологические процессы, активизацию которых можно прогнозировать с помощью изменений режима подземных вод_

Подготовка землетрясений

Оползни

Карст

2. Аналитические - (количественные оценки изменения параметров по зависимости С эк - С фон ^

С йюн

3. Генетические (оценка изменений генетических соотношений компонентов)

4. Графические (оценка временных Форм изменения параметров перед толчком и в период толчка)

5. Техногенные (рост или убывание концентраций или других параметров, оцениваемые зависимостью С эк - С ¿вон )

С фон

6. Нарушение карбонатного равновесия (изменения связи между (Х^Са^НСОд)

Глава 7. Методические приемы создания геолого-гидрогеологических основ для оценки инженерно-сейсмологических условий в сейсмоактивных регионах при интенсивной хозяйственной деятельности человека. З.И.Вернадский в 30-е годы текущего столетия теоретически обосновал и ввел понятие "ноосфера" - новое геологическое явление на нашей планете, как особая её оболочка, где наиболее ярко проявляется деятельность человека. В связи с тем, что современная инженерная геология изучает земную кору как среду жизни и деятельности человека, академик Е.М.Сергеев указывает на большое значение понятия о ноосфере для инженерной геологии. Б то же время это понятие имеет большое значение и в гидрогеологии, потому что зона активного водообмена является типичным образцом

ноогидросферы (она интенсивно подвержена влиянию орошения, водо-отбора, химизации сельского хозяйства, осушения в связи с добычей полезных ископаемых и др.).

Среди процессов и сопутствующих им явлений, обусловленных техногенезом и отрицательно влияющих на сейсмостойкость грунтов верхней части литосферы, наиболее распространенными являются подтопление, выщелачивание и сопутствующие ему суффозия и проса-дочность, карст, эрозия, оползни. Подтопление не только снижает сейсмостойкость грунтов, но и повышает сейсмичность. Подъем уровня первых от поверхности водоносных горизонтов на больших площадях является процессом близким к тому, некой возникает при заполнении больших по площади водохранилищ, потому что в обоих случаях в верхней части литосферы происходит накопление дополнительной энергии. Например, в Крыму за 20-летний период орошения потенциальная энергия за счет накопления воды в четвертичных суглинках и неогеновых известняках достигла 4,15-К/-П,55,10^Дж, а по прогнозным расчетам до 2006 года энергия за счет накопления инфильтрующейся воды увеличится до 1,07-10^-23,2-10^ Дж. Одновременно возрастает и давление в этой части литосферы, которое за период орошения увеличилось до 7,40+2176,3>10 Н/м*\ Касательные напряжения на глубине возникновения коровых землетрясений (2-5 км) достигают 45-90•10^ Н/м^, что значительно превышает напряжения достаточные для стимулирования землетрясений -0,4-10^ Н/кг (Гупт, Расточи, 1979). Водоотбор также вызвал изменения эффективных напряжений в пределах этих горизонтов на 0,660,75-103 Н/м2. Вносит вклад в нарушение энергетического баланса в верхней части литосферы отбор газа и нефти в пределах отдельных месторождений. На Стрелковском месторождении газа в акватории Азовского моря произошло уменьшение энергии за 10 лет эксплуатации на 1,12*10^ Дж, что определяет возможность просадки в пределах месторождения (12,В км х 5,6 км) на 0,21 м и могло служить спусковым механизмом для роя коровых землетрясений 8-9.04. 1987 г.с К =7*9. В Крымском сейсмоактивном регионе имеются все геолого-гидрогеологические условия, необходимые для активизации сейсмичности (глубокие высоконапорные водоносные горизонты, насыщенные газом и не имеющие областей разгрузки, наличие глубин-

ных, активизированных на новом этапе разрывных нарушений, выходящих на сейсмогенные зоны, и близость последних - до 100-120 км и др.). Из 10 основных факторов, необходимых для возникновения техногенных землетрясений, приведенных в модели условий локальной сейсмичности под влиянием инженерной деятельности человека, разработанной Н.И.Николаевым и П.Н.Николаевым (1977) в Равнинном Крыму, имеется 9 и подтверждается экспериментально. В течение последних 10-15 лет в Равнинном Крыму происходили землетрясения с энергетическим классом К = 7-В, которые ранее не наблюдались и относятся сейсмологами к техногенным (Горшков, 1984).

В Равнинном Крыму под техногенным влиянием активизируется не только сейсмичность, но и карстово-суффозионные процессы за счет нарушения энергетического баланса в верхней части л:.тосферы вызывающего изменения касательных напряжений, давления на кровлю известняков, что приводит в итоге к ухудшению инженерно-сейсмоло гических условий в этом регионе.

Подъем уровня грунтовых вод под влиянием орошения до глубины выше 5 м в пределах 30 % территории Равнинного Крыма, относящейся к зоне 5-6-балльной сотрясаемости, отрицательно влияет на инженерно-сейсмологические условия, снижая сейсмостойкость грунтов, представленных преимущественно суглинками. Помимо подтопления, усиления карстово-суффозионных процессов, техногенная активизация оползней также отрицательно сказывается на инженерно-сей' смологической обстановке, повышает сейсмическую опасность. Например , техногенное влияние может обусловливать развитие разнотипных форм нарушения склонов от обвалов до пластических вязких деформаций, наблюдаемых в Крымском и Карпатском сейсмоактивных регионах даже при слабых и средней силы землетрясениях. Все эти изменения устойчивости склонов должны учитываться при оценке инженерно-сейсмологических условий.

Установленные негативные изменения инженерно-сейсмологических условий в Равнинном Крыму и других районах обусловили необходимость разработки критериев, позволяющих объективно создавать геолого-гидрогеологическую основу для прогноза этих изменений под влиянием инженерной деятельности человека. Разработанные критерии разделяются на две группы: оценочны«, включаю-

щие особенности структурно-тектонических, литолого-стратиграфи-ческих, гидрогеологических, сейсмологических и других условий, и прогнозные, зависящие от общей направленности развития народного хозяйства в исследуемом регионе, и возможности активизации опасных геологических процессов, сейсмичности. Критерии позволяют создать не только инженерно-сейсмологическую статическую модель региона, но и учитывать элементы динамики (прогноз во времени). Разработанные критерии дают возможность построить карты геолого-гидрогеологических условий изменения сейсмостойкости (среднего и мелкого масштаба) для Крымского региона и Украины, прогнозировать изменения инженерно-сейсмологических условий под влиянием хозяйственной деятельности человека.

Результаты исследований обосновывают следующие выводы:

1. Определенные виды техногенной деятельности могут вызывать активизацию одного или нескольких геологических процессов. Например, подрезка склонов обусловливает преимущественно оползневые процессы, а интенсивный подъем уровня первого от поверхности грунтового водоносного горизонта - повышение сейсмической активности, снижение сейсмоустойчивости, развитие суффозионно-карсто-вых, оползневых явлений и др.

2. Установление наличия связи между региональным развитием техногенного процесса, обусловленного деятельностью подземных вод (подтопления) в Равнинном Крыму, и активизацией в этом районе сейсмичности в последние года указывает на возможность развития аналогичного процесса и в других регионах.

3. Подъем уровня первого от поверхности горизонта оказывает отрицательное влияние на сейсмостойкость и требует специального /чета при оценке сейсмичности этих районов и их инженерно-сейсмо-югических-условий.

4. Разработанные принципы учета развития современных геоло-'ических процессов в естественных и нарушенных хозяйственной де-гтельностыо человека условиях при инженерно-сейсмологическом рай->нировании являются первым шагом в новом подходе к решению во-[росов детального и общего сейсморайонирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подземные вода» являясь составной частью геологической среда, предотавляют сложную природную систему, характеризующуюся взаимосвязью химических и динамических параметров, обусловленную сочетанием внутренних свойств с внешними природными факторами, эндогенными процессами и легко реагирующую на техногенную деятельность человека. Основным свойством подземных вод является их способность принимать и передавать сигналы об изменения напряженного состояния водовмещающих и водоупорных пород под влиянием внешних (экзогенных и техногенных) и внутриземных (эндогенных) факторов. Все эти изменения проявляются в колебаниях уровня, вариациях химического и газового состава подземных вод от зоны активного водообмена до горизонтов с практически застойным режимом, т.е. в пределах всей гидросферы. Продолжительность и интенсивность получаемой информации зависят от литологического состава пород, структурно-тектонических условий региона, степени активизации глубинных разломов на современном этапе развития, их связи с сейсмогенными зонами. Обычно районами с высокой информативностью гидрогеологических 'параметров являются активные на современном этапе развития земной коры обводненные зоны глубинных разломов. По этим зонам хорошо поступает информация из глубоких частей геологического разреза, распространяется практически по всем горизонтам и обусловливает газо-гидрохимические аномалии (повышенная минерализация, температура подземных вод, содержание спонтанных и растворенных газов в подземных водах, превышающие фоновые и др.).

По результатам исследований впервые для сейсмоактивных регионов Украины:

- произведена инженерно-сейсмологическая сценка современных геологических процессов и режима подземных вод на энергетической основе с учетом влияния хозяйственной деятельности человека, установлена зависимость между этими процессами, определена роль подземных вод в их развитии;

- установлены локальные, пространственные и временные закономерности формирования гидрогеодинамического режима подземных вод, выявлены критерии (постоянные, переменные и спорадические), позволяющие объективно оценивать эти закономерности в системе водоносный горизонт - водопункт;

- установлены локальные закономерности формирования гидрогеохимического режима подземных вод на генетической основе, определены роль в его формировании энергетических изменений в водоносных горизонтах, массопереноса и внутрипоровых связей в есте-зтвенных и нарушенных техногенной деятельностью условиях;

- разработана методика сейсмогидрогеологического районирования, проведено это районирование в сейсмоактивных регионах /крайни и выбраны участки, перспективные для комплексных наблюдений;

- разработаны методические основы выделения периодов подготовки современных геологических процессов по изменениям локаль-юго режима подземных вод, в том числе и в реальном масштабе вре-«ени с применением ИМ;

- разработана методика создания геолого-гидрогеологических К5нов для рценки изменения инженерно-сейсмологических условий I сейсмоактивных регионах при интенсивной хозяйственной деятель-юсти человека и проведено районирование в среднем масштабе Крым-¡кого региона.

Проведенный анализ, типизация режима подземных вод, резуль--аты наблюдений на опорных участках позволяют создать основу мо-[ит'оринга режима подземных вод, необходимого для постоянной сис-«матизации, накопления, обработки сведений о вариациях гидрогео-.инамических, гидрогеохимических,водно-физических параметров. В ачестве образца принимается общая схема мониторинга подземных од.

В результате исследований определилось новое для Украины вправление - сейсмогидрогеологическое,. включающее: районирова-ие сейсмоактивных регионов республики, выбор участков для ком-лексных режимных наблюдений, определение наиболее информативных идрогеодинамических, гидрогеохимических и водно-физических пара-етров.

По теме диссертации опубликовано 80 работ, главными из которых являются:

1. Влияние эксплуатационного водоотбора на изменение минерализации подземных вод известняков неогена в пределах Равнинного Крыма (на примере Северо-Сивашского артезианского бассейна). Изв. Днепропетровского горного института, 1972, № 58.

2. 0 гидравлической связи неогеновых водоносных горизонтов Белогорского артезианского бассейна Крыма. Докл. АН СССР, 1972, т. 206, № 4 (соавтор В.П.Мелешин).

3. Новые данные о водоносности и химическом составе подземных вод неогеновых отложений Каркинитской впадины // Геол. журн. 19173, № 2 (соавтор В.П.Мелешин).

4. Гидрохимические условия и процессы замещения пресных вод солеными в известняках неогена на севере Равнинного Крыма // Геол. журн., 1973, № 3 (соавтор Г.Ф.Горбенко).

5. Прогноз изменения гидрогеологических условий под влиянием водоотбора // Разведка и охрана недр. - 1973, № 9.

6. Проблемы рационального использования запасов пресных подземных вод в районе степного Крыма // Водные ресурсы. - М.,1976, » 4.

7. Влияние искусственных факторов на изменение гидрогеологических условий в пределах Тарханкутского плато // Геол. журн. 1977, т. 37, № I (соавторы Н.С.Бурдукова, А.А.Улитина).

8. Современные гравитационные процессы в Карпатах и их роль в селевом стоке // Материалы XI Конгресса Карпато-Балканской геологической ассоциации. -. Киев: Наук, думка. - 1977 (соавторы Б.Н.Иванов, О.С.Романюк, Г.П.Клшин, Г.Ф.Каргальская).

9. Плоскостной смыв на селевом стационаре "Ворон".-Алма-Ата, Селевые потоки, 1978, № 3 (соавтор Н.С.Бойко).

10. Особенности гидрогеологических и инженерно-геологическиз исследований в районах развития платформенного карста (на примере Равнинно-Крымской карстовой области) // Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования при выполнении крупномасштабной съемки для целей мелиорации. - Киев: Знание. - 1978 (соавторы В.И.Морозов, А.И.Бульдович).

11. Влияние искусственных факторов на изменение геолого-гидрогеологических условий Тарханкутского карстового района Крыла // Карст Средней Азии и горньсх стран. - М.: МГУ, 1979 (соавтора В.И.Морозов, А.А.Улитина, А.А.Коджаспиров).

12. Исследование особенностей движения подземных вод в платформенных карстовых областях для целей искусственного пополнения а запасов // Геол. журн. - 1979, т. 39, № 4 (соавторы Б.Н.Ива-юв, В.И.Морозов, Ю.И.Шутов, А.А.Коджаспиров, В.Т.Щегликов).

13. Прогнозирование карстования пород юга Украины под влия-шем техногенных факторов по гидрогеохимическим данным // Проблеял региональной гидрогеохимии. - Л.: Изд-во ГО СССР, 1979 (соавторы В.П.Мелешин, В.И.Морозов, А.А.Улитина).

14. Влияние гидрохимических факторов на интенсивность карповых процессов в неогеновых карбонатных отложениях юга Украины '/ Карстовый процесс и его прогноз. - Уфа: Башкирский филиал АН ССР, 1980 (соавторы В.И.Морозов, А.А.Улитина).

15. Подземные воды карстовых платформенных областей юга Ук-1аины. - Киев: Наук, думка. - 1981 (соавторы В.И.Морозов, В.П. [елешин и др.).

16. Временные методические рекомендации по организации и роведению наблюдений за режимом подземных вод с целью выявления идрогеологических предвестников землетрясений. - Симферополь, нет. минеральных ресурсов, 1981, картфабрика Мингео УССР, БЛ

17. Влияние искусственных факторов на формирование подземных од Причерноморской и Равнинно-Крымской платформенных карстовых бластей // Материалы Европейской региональной конференции по пелеологии 22-28.IX.1980 г. / Под ред. проф. доктора Любомира анева и др. София - Н.Р. Болгария, сб. материалов, том 2, 1981.

•пеп.С^ ¿4-26уа1есс аъейз о^ и?¿тел/г касат P-n.fr ¿га. Ръауие е с А Со г-а& ¿а

„ / л ^ У/у/т/сТс

10419.

19. Особенности формирования гидрогеодинамического режима подземных вод в сейсмоактивных областях Украины // Геол. журн.

- 1982, № 5.

20. 0 формировании подземных вод в районах развития современных геологических процессов (на примере сейсмоактивных областей Украины) // Формирование подземных вод как основа гидрогеологических прогнозов. - М.: Наука / Материалы 1-й Всесоюзной гидрогеологической конференции, том I, 1982.

21. 0 гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях в районах развития платформенного карста // Материалы инженерных изысканий для мелиоративного строительства в аридной зоне. - Душанбе, Институт геологии АН Таджикистана, 1983 (соавторы В.И.Морозов, А.А.Коджаспиров).

22. Инженерно-геологические аспекты освоения территории Равнинно-Крымской карстовой области // Строительство на закар-стованных территориях. - М.: Госстрой СССР, 1983 (соавторы В.И. Морозов, В.П.Мелешин).

23. Сейсмогидрогеологическое районирование сейсмоактивных областей Украины в целях выявления перспективных участков для режимных наблюдений // Методика и организация наблюдений за режимом подземных вод для прогноза землетрясений / Под ред.

д. г-м.н. Г.С.Вартаняна. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1983 (соавторы Н.Н.Но вик, С.Л.Петренко, Л.В.Палий).

24. 0 результатах режимных наблюдений на опорных участках Крымской и Карпатской сейсмоактивных областей Украины // Методика и организация наблюдений за режимом подземных вод для прогноза землетрясений / Под ред. д. г-м.н. Г.С.Вартаняна. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1983 (соавторы Н.Н.Новик, Н.И.Швырло, Л.К.Райкова).

25. Типизация режима подземных вод в пределах Крымской сей смоактивной области // Научн. труды ИГ АН УССР Развитие сейсмо-прогностических исследований на Украине / Под ред. академика АН УССР А.В.Чекунова и др. - Киев: Наук, думка. - 1984 (соавторы В.И.Морозов, Ь.П.Тихоненков, Л.И.Литвинова).

26. 0 типологическом районировании режима подземных вод ка необходимом этапе прогноза изменения их ресурсов и химического состава // Тезисы 27-го Международного геологического конгресса

- М.: Наука. Том 9, кн. 2. - 1984.

27. Районирование Крымской и Закарпатской сейсмоактивных областей по типам режима подземных вод // Разведка и охрана недр. - 1984, № 5.

28. tXlti-fiLcCat RecAaye of Katst Watei ¿ri tAe. Pi at Clime a. of Ka-tstcc Tei-iains: case HL$toiics.— f-fannoirei, West Gcunany, Hai-se У/г ttin atcona £ Contributions to HydtogeoCogi/, voC.It (соавтор В.И.Морозов).

29. Опыт среднемасштабного картирования подтопления на примере территории Равнинного Крыма // Процессы подтопления застраиваемых территорий грунтовыми водами. - Новосибирск: Госстрой СССР. - 1984 (соавторы Г.Н.Дублянская, Д.Г.Бокова).

30. Направление и методика геолого-геофизических исследований в сейсмоактивных регионах Украины // Развитие сейсмопрог-ностических исследований на Украине. - Киев: Наук.думка. - 1984 (соавторы М.Н.Байсарович, Й.П.Тихоненков, С.И.Кирикилица, Е.А. Яковлев).

31. Особенности формирования подземных вод в западной части Равнинйого Крыма (на примере района бухты Очеретай) // Геол. журн., 1985, т.45, №3 (соавторы В.И.Морозов, Ю.Г.Юровский, В.П. Павкин).

32. 0 специальном карстологическом картировании для решения вопросов рационального использования территорий // Картирование и районирование карста в связи с освоением территорий. - Владивосток, ДВНЦ АН СССР, 1986 (соавторы В.П.Мелешин, В.И.Морозов).

33. Субмаринная разгрузка подземных вод и газов на северозападном побережье Крыма. Докл. АН УССР, сер. Б, 1986, * 3 (со-авторь! В.И.Морозов, Ю.Г.Юровский).

34. Особенности сейсморайонирования при техногенном воздействии на геологическую среду // Разведка и охрана недр. - 1987, №3 (соавтора Э.П.Тихоненков, Е.А.Лковлев).

35. Карст межгорных котловин юго-западной части Горного Крыма // Проблемы комплексного изучения карста горных стран. Международный симпозиум по спелеологии, 5-12.X.1987 г. в Тбилиси.

- Тбилиси: Мецниереба. - 1987 (соавторы В.П.Мелешин, Ю.Г.Юровский).

36. Оценка гидрогеологических условий и выбор информативных параметров в пределах Крымского сейсмоактивного региона

// Современные геодинамические процессы и прогноз землетрясений - Киев: Наук, думка. - 1987 (соавторы Н.И.Швырло, H.H.Новик).

37. Особенности формирования гидрогеодинамического режима подземных вод в сейсмоактивных регионах Украины // Современные геодинамические процессы и прогноз землетрясений. - Киев: Наук, думка. - 1987 (соавторы Н.И.Швырло, Л.К.Райкова).

38. Геодинамические аномалии землетрясения Вранчо 31 авгус та 1986 года. Докл. АН УССР, сер. Б., 1988, № 10 (соавторы A.B. Чекунов, Б.Г.Пустовитенко, Е.А.Сатанова, М.А.Лазаренко и др.).

39. Особенности формирования, перспективы использования и охрана минеральных вод Украины. - Киев: Инст. геол. наук АН УСС препринт. - 1988 (соавторы В.И.Марус, Ю.С.Бут, В.В.Колодий и др.).

40. Формирование режима подземных вод в районах развития а тивных геодинамических процессов. - Киев: Наук, думка. - 1988 (соавторы Г.З.Лисиченко, Е.А.Яковлев).

Л.- 29288. Подписано в печать 23.11.®. Зак. 460 Формат 60x90^/16; Уч.-изд.л. - 2. Тираж 100 экз.'

Московская обл., Ногинский р-н, пос.Зеленый Ротапринт ВСЕГИНГЕ0

Информация о работе

Лущик, Анатолий Васильевич
доктора геолого-минералогических наук
Москва, 1989
ВАК 04.00.06

Автореферат

Похожие работы