Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Закономерности развития и инженерно-геологическое обоснование сейсмического микрорайонирования Кабульских Неоген-Четвертичных внутригорных впадин

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Закономерности развития и инженерно-геологическое обоснование сейсмического микрорайонирования Кабульских Неоген-Четвертичных внутригорных впадин"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ .УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет Кафедра инженерной геологии и охраны геологической среды

. ■ На правах рукописи

С АИД НАШ АБАСИ

УДК 624.131.I:550.343.4/581-25/

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ И ЩКЕБЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО МИКРОРАЙОНИРОВАНИЯ КАБУЛЬСКИХ НЕОГЕН-ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ВНУТРИГОРНЫХ ВПАДИН

Специальность 04.00.07 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Работа выполнена на кафедре инженерной геологии и охраны геологической среды геологического ¿акультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук

В.С.ФеДоренко

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

B.В.Штейнберг;

кандидат геолого-минералогаческих наук

C.Н.Емельянов

Ведущая организация - Производственный и научно-исследовательский институт изысканий в строительстве (ПНИИИС)

Защита диссертации состоится " 22 " нзя 1992 года в 14 час. 30 мин. в аудитории 301 на заседании Специализированного Совета К.053.05.05 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899 ГСП, г.Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона "А 6 этаж.

Автореферат разослан апреля 1992 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: .119899 ГСП, г. Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет, Ученому секретарю Совета.

Ученый секретарь Специализированного Совета доктор геолого-минералогических наук

Б.Н.Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и обоснование постановки гекы. Разработка инженерно-геологической основы является важнейшей составной частью детального сейсмического районирования (ДСР) и сейсмического микрорайонирования (СМР).

Опыт изучения последствий ряда сильных землетрясений, теоретические разработки и полевые эксперименты, выполненные в последнее время в СНГ и.других странах,свидетельствуют, что при анализе влияния инженерно-геологических условий на интенсивность сейсмических колебаний надо учитывать не только состав, свойства и строение горных пород, слагающих верхнюю часть разреза. Большую роль в перераспределений локальных зон повышенной сейсмической интенсивности тлеют также форма и строение погребенного неоген-четвертичного рельефа (наложенных впадин и палеодолин), их геометрия и сейсмотектоническое положение.

Задача изучения Кабульских внугригорных грабенообразных впадин для инженерно-геологического обоснования СМР - важнейшая в инженерной геологии республики. Ее решение имеет большое значение, для расширяющегося проектирования и строительства промышленное гражданских сооружений, дорог, мостов, тоннелей.

В районах с высокой сейсмичностью и техногенными изменениями углубленнее инженерно-геологическое изучение и правильные подходы к СМР имеют исключительное значение, в том числе для обоснования инженерной защиты территорий и сооружений. В этих сложных условиях значительно возрастает роль своевременно получаемой качественной инженерно-геологической информации о факторах, влияющих на усиление сейсмических эффектов.

Значимость этих вопросов в г.Кабул возрасла после изменения государственного строя в IS78 г., когда из-за войны население столицы увеличилось с 0,5 млн. до 2 млн.человек, а затем и более. Это вызвало резкое и быстрое увеличение техногенных нагрузок и вынужденное освоение более крутых склонов и неблагоприятных территорий.

Цель и задачи работы - создание на примере Кабульских неоген-четвертичных внугригорных впадин предпосылок для разработки принципиальных положений методики инженерно-геологического обоснования СМР территорий новейшей активизация на первых этапах исследований.

..Основными задачами исследований были:

- изучение неогектоники и связанных с ней перестроек речной сети на основе геосгрукгурного, ляголого-фациального анализа строе-

ния и закономерностей формирования Кабульских впадин; . ,, ,

- оценка геологически:: и -инженерно-теологических факторов,- определяющих сзйсмические эффекты; .

- выделение гипсе склонэе, разрезов и территорий и инженерно-геологическое районирование территорий города в целях ШР;

- ориентировочная оценка кикросейсмических условий района методами инженерно-геологических к сейсмологических аналогий и сейсмической жесткости; ' ■

- создание предпосылок для.разработки принципиальных.положений методики инженерно-геологического обоснования ЮР.территорий новейшей разрывно-блоковой активизации.

Защищаемые положения:

1. Закономерности развития Кабульских неоген-четвертичных внутри-горных впадин как основа инженерно-геологического районирования территории г.Кабул и пригородной зоны в целях ОйР.

2. Принципиальные положения методики инженерно-геологиче ского обоснования СМР в аридных областях новейшей разрывно-блоковой активизации, вытекающие из опыта изучения района г.Кабул.

3. Принципиальные научно-практические рекомендации по геокониторингу и территориальному развитию г.Кабул.

Научная новизна. Основные научные результаты и их новизна заключается в следующем:

- уточнена сейсмотектоническая схема Кабульского субмеридионально-. го блока;

• установлены закономерности и взаимосвязи формирования неоген-четвертичных отложений разного генезиса и возраста и их техногенные изменения;

- впервые составлены: схемы изосграт поверхности архей-протерозсй-ского фундамента к неогеновых отложений; схема неосгрукгур Кабульской и Дарул-Аманской грабенообразных внутригорных впадин, схема поэтапного развития неосгрукгур и перестроек речной сети; карга инженерно-геологического районирования для ОлР-Кабульских впадин с указанием распространения просадочных суглинков и супесей; ориентировочные схемы приращения сейсмической балльности для Кабульской и Дарул-Аманекой впадин методами инженерно-геологических, сейсмологических аналогий и сейсмической жесткости;

- выявлены основные региональные и локальные геологические и инже-нерно-геологичесдие факторы, влияющие на сейсмические эффекты в

Кабульских внутригорных впадинах. Разработаны некоторые принципиальные положения мзгодики инженерно-геологического обоснования СМР территорий разрывно-блоковой активизации для первых этапов исследований.

Практическая значимость работа. Практическая ценность работы состоит в том, что составленные автором карга, разрезы и схемы могут использоваться при выборе участков для строительства, создании сети сейсмологических инструментальных наблюдений и планировании других исследований, при разработке районных планировок и генпланов городов, генеральных, специальных и детальных схем инженерной защиты территорий и сооружений от опасных геологических процессов, а также при решении геоэкологических задач. Методические разработки могут быть использованы при инженерно-геологическом обосновании СМР в аналогичных и иных районах.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на ХУ научно-методической конференции Кабульского политехнического института (Кабул, 1987), на ХУШ конференции молодых ученых геологического факультета Московского государственного университета, секция "Инженерная геология и охрана геологической среда", (Москва,апрель 1591 г.) и на научной конференции профвссоро-препбдава-тельского состава,научных сотрудников,аспирантов и студентов кафедры инженерной геологии Московского геологоразведочного института (Москва,апрель,1991 г.). По теме дисоертацш опубликована статья.

Исходные материалы и личный вклад в решение задачи. Диссертация основывается на результатах многолетних геологических, гидрогеологических, геоморфологических, инженерно-геологических и геофизических исследований афганских и зарубежных геологических организаций. Использованы.материалы геологической, гидрогеологической, инженерно-геологической съемок района г.Кабул масштаба 1:25 ОСО, выполненных в 1563 г. (250 км2) и в 1581 г. (654 км2), инженерно-геологических съемок масштаба 1:10 ООО 1982 г. (120 км2), а также материалы изучения отдельных стройплощадок, в том числе данные, золученные автором при инженерно-геологическом изучении ряда объектов на основа контракта между Кабульским политехническим институтом и местными строительными организациями. Автор проанализиро--зал, обобщал и дополнил данные по более чем 1000 скезжин и шурфов, глубиной от 2-20 до 700 м и нескольким десяткам' геофизических про-

филей (ВЭЗ, магнитометрия), материалы лабораторных определений и составил при этом около 30 оригинальных рабочих разрезов, раскрывающих главнейшие особенности инженерной геологии района. Это позволило составить серию содержательных инженерно-геологических, гидрогеологических и иных карг и схем.

Объем работа. Диссертация объемом 158 страниц машинописного текста состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы (210 наименований). Содержит 48 рисунков, 9 таблиц и список осноеных графических материалов.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору геологочиинералогических наук В.С.ФеДоренко за советы, замечания и огромную помощь. Благодарит автор бывших коллег Кабульского политехнического института канд.геол.-мин.наук В.В.Юци-са, О.И. Иванова, А.Н.Феногенова и Ибрагима Наджафа за. полезные советы. Автор благодарен профессорам Е.М.Сергееву, Г.С..Золотареву, В.Т.Трофимову и Г.К.Бондарику за ценные советы и обсуждение ряда положений работы. Автор благодарит сотрудников кафедры инженерной геологии и охраны геологической среды МГУ им. Ы.В.Лоыоносо-ва за систематическую помощь и внимание к настоящей работе, а также сотрудников библиотеки геологического факультета МГУ за оказанную помощь в подборе литератур! на русском и других иностранных языках.

Содержание работы.

ГЛАВА I. ДЕТАЛЬНОЕ СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ (ДСР) И И СЕЙСМИЧЕСКОЕ МИКРОРАЙОНИРОВАНИЕ (СЫР) МЕЖГОРНЫХ ВПАДИН

Традиционно при ДСР и СМР наряду с другими факторами большое внимание уделяют приповерхностной зоне, а в последние десятилетия - видимому рельефу местности (крутизне, высоте, расчлененности рельефд). Однако теоретические разработки Трифунаса, Боухо-на, Кинга, Л.Ю.Ерохина и др. и нолевые наблюдения во многих районах показали большое влияние подземного рельефе (погребенных долин и крутых уступов) на изменение сейсмической интенсивности на поверхности. Наиболее убедительно это установлено при анализе данных о землетрясении 26 июня 1963 г. в котловине Скопле (Шебалин, .1973), в 70-х годах при сойе гско-американских исследованиях в долинах Чусал, Ясман и Руноу в Таджикистане (Штвйнбврг, Князь-кин, 1983) и подтверждено последствиями Спитакского землетрясе-

ния 1988 г. з Армении (Габриелянп, 1989). Влияюг те погребенные долийы, размер которых сопоставимый длиной сейсмических волн, а сейсмические жесгкосги выполняющих и вмещающих пород достаточно контрастны. При этих условиях .менее плотные выполнения долин могут выступать в роли сейсмических ловушек.

Межгорныз Епадины существенно различаются по размерам,характеру фациальной изменчивости, дислоцированноети и мощности выполняющих отложений, их обводнению. Среди впадин есть такие, которые также могут быть сейсмическими ловупками. Эта возможность наиболее вероятна у самых молодых впадин, главным образом в их краевых частях.

Для составления инженерно-геологического обоснования ДСР и ШР межгорных впадин основное внимание уделяется тем факторам, которые определяют сейсмическую интенсивность района и влияют на сейсмические эффекты на поверхности (геоструктурц, неотектоника и рельеф района, литолого-генетическое строение четвертичного покрова, инженерно-геологическая и сейсмическая характеристика грунтов, характер и интенсивность геологических и инженерно-геологических процессов и явлений, обводненность грунтов, глубина залегания грунтовых и подземных вод). Для получения такого набора данных в условиях раннего этапа инженерно-сейсмологического изучения Кабульских вну-тригорных впадин, когда еще ДСР не выполнялось, диссертант обобщил результаты разномасштабных геологических, гидрогеологических, ин-жонерно-геологических и сейсмологических исследований за 1963-1987 гг., а также материалы ДСР и ШР территорий Средней Азии й некоторых других стран. На основе этих материалов осуществлено генетическое и возрастное расчленение неоген-четвертичных выполнений Кабульских впадин, анализ фаций и мощностей, ранжирована разрывы по размерам и возрастным соотношениям.

Это важно для изучения строения и истории развития впадин,для выявления уже на первых этапах исследований участков палеодолин и грабеноЕ, способных быть сейсмическими ловушками, а также для оценки влияния неоднородности разреза на усиление колебаний.

ГЛАВА 2. СТРОЕНИЕ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ГЕОСТРУКТУР И РЬЧШХ ДОЛИН КАБУЛЬСКОЙ МЕЖГОРКОЙ ВПАДИНЫ

Кабульский субмеридиональный тектонический блок (Ги.Меннесье, 1960; Славин, 1Э76, Карапетов, 1977,1979) ограничен с запада Ча-ман-Мукурским, а с востока Альтймурским глубинными разломами.

Длина блока 200 км, ширина 60 км. Батхельский субширогиый региональный разлом разделяет блок на Кабульский кристаллический блок раннего докембрия и Айнакскую структурно-фациальнув зону рифея. Район находится в пределах Кабульского кристаллического блока, его слагают архей-прогерозойские гнейсы, амфиболиты, кварциты, а также субплатформенные пермь-триасовые доломитовые и известняковые комплексы. Многочисленные разрывные нарушения разделены ка доаль-пийскиа (Патаанский, Альтимурский и Батхельский) и альпийские (Карапетов, 1978; Войнон и др,Д980). Доалышйскив разломы оживлены на альпийском и новейшем этапах.

Обобщение материалов буровых и геофизических работ, построение карг изопахиг неоген-четвертичных отложений, анализ фаций и мощностей, изучение закономерностей неотектонического развития района и перестроек речной сети позволили установить двухчленное строение впадин, преобладающие границы разрывного характера и дифференцированные движения по некоторым из них на протяжении всего ноЕейшего этапа.

Формирование наложенных неоструктур (неоген-четвертичных впадин и поднятий) связано с позднеалышйским этапом. Кабульские вну-тригорные наложенные впадины начали формироваться в начале миоцена, с образования буроцветной грубообломочной молассы (276 м). Кровля миоценовой молассы в Дарул-Аманской впадине находится на 166 м ниже, чем в Кабульской впадане.

В плиоцене неотекгоническле движения стали еше более контрастными, что обусловило появление замкнутых впадая. Прогибание в изолированных впадинах было длительным, но плавным, в результате чего они выполнялись адлювиально-озерными сероцветнымк мергелями, алевролитами, конгломератами и песчаниками общей мощностью от 411 м (Сеьро-Кабульская Епадияа) до 530 м (Дарул-Аманская впадина).По разности отметок кровли неогеновых отложений (1950-2000 м), их подошвы (1X00 м) и днища среднечетвертичных долин (Ï65C ы) глубина неогенового и четЕертичного вреза рек в районе Кабула по крайней мере достигала 80С-850 м и 300-350 м соответственно. Максимальная мощность четвертичных отложений составляет около 130 м.

На основе анализа фаций, мощностей и эташюети развития рельефа выделено и отображено на геологической карте шесть возрастных комплексов: нкжнеплейстоценовый - Q,; первой половины среднего плейстоцена - Q* ; второй половины - Q*; верхнеплзйстоценовый -- Q3 ; верхнеплейстоценовый-гслоценовый - Q3_4; голоценовкй - Q4 .

Эго помогло установить, что развитие внутригорных впадин усилилось с плейстопена. Оно сопровождалось накоплением конгломератов и галечников в нижнем, среднем и верхнем плейстоцене. Мощность этих отложений изменяется от 10-20 до 130 м.

В раннем и среднем плейстоцене пологие предгорья вовлекаются. в поднятия, что обусловило образование второй и третьей эрозион-ко-аккуыулятивннх гэррас и переуглубленннх долин (до 130 м). Эго указывает на значительное поднятие области, на увеличивающуюся водность речных потоков. О большом ноздымании хребтов и контрастности движений з нижнем-среднем плейстоцене свидетельствуют участки оставленных антицеденгных долин Баги-Бала, Али-абод, Афшар и др.

Верхнеплейсгоценовый-голоценовый этап - время формирования покровной суглинисго-супасчаной лессовидной толщи мощностью до 20 м. Оно характеризуется ощутимым снижением темпов региональных поднятий и увеличением опусканий. Толща полигенная,представлена делювиальными, пролювиалышми, аллювиальными и озерными отложениями. В центральных частях впадин толща более пнлевагая, содержит линзочки торфа. Немалую роль при ее образовании играли процессы дефляции. Эти мелкоземистые отложения известны во всех впадинах Афганистана и Средней Азии. Анализ показал, что современные временные озера являются реликтовыми. Б Севвро- и Южно-Кабульских грабенах они находятся у приразлоыных зон, в основном над погребенными долинами пра-Кабула и пра-Логара.

Таким образом, как неогеновые, гак и чогвортичные огложения в первом приближении являются двухчленными: внизу - грубообломоч-ными, вверху - тонкозернистыми. Установлены две фазы озерных условий: первая - конец миоцена - начало плиоцена, вторая - в верхнем плейстоцене-голоцене.

Исследования Ги.Меннесье (1963), С.С.Карапегова (1985) и каши данные показывают, что неогак-нижнаплейсгоцановые реки текли на восток, к перевалу Лагабанд. При опускании северной части Кабульского блока в нижнем плейстоцене и в первой половине среднего плейстоцена реки потекли на север и стали впадать в р.Панджшер на востоке Чарикара (севернее г.Кабул).

Средне-верхнеплёйстоценсвне палеодолины не совпадают с современной речной сетью и наиболее прогнутыми частями Северо-Кабуль-ской и Дарул-Аманской неогеновых грабонообразных впадин. В ЮжноКабульской впадине они наследуют го и другое. При дифференцирован-

ном воздымании блоков ео второй половине среднего плейстоцена со скоростью4до 1,62 им/тюк и амплитудой до 130 м происходили только локальные изменения речной сети. Северные субпшротные палеодолины мигрировали к югу (современное русло р.Кабул), а самая южная - к северу. ■

Изложенные закономерности послужили основой для составления .. инженерно-геологической карты районирования и карт приращения сейсмической балльности.

ГЛАВА 3. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ¡ШЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСШ «АКТОРЫ РАЗБИТИЯ СЕЙСМСГЕНЙШС ДЕФОРМАЦИИ '

Территория Афганистана относится к азиатской части Средиземноморского сейсмического гюяса Земли, находится под воздействием Индо-Авсгралийской (с юга и востока) и Евразиатской (с севера) литосферных плит, которые смещаются со скоростью 3-5'см/год. Район г.Кабул подвергается влиянию подкоровых Гиндукушских очаговых зон (Н я 200±70 км,д = 300 км; М = 5,5-7,3) и местных коровых очагов (Не 2-35 км, А- 20-50 км; М = 5,5-8).' Наибольшее сейсмическое воздействие на район Кабула оказывает Пагыянская шовная зона (Хью-крат, Карим, 1970). Б 1505 г. она активизировалась на участке'длиной 50-60 км, между Истаргич и Майдан, что послужило обоснованием фоновой балльности района г.Кабул около 7-8 баллов (при 1= 9-10 баллов в очаговой зоне).

По данным С.В.Медведева (1977), С.В.Пучкова (1365) и др. влияние положительной или отрицательной геоструктур на сейсмические эффекты возможно, когда длины волн имеют порядок размера этих структур. На сложную интерференционную картину сейсмических волн влияют форма горных склонов, их крутизна и высота, положение склонов и впадин по отношению к сейсмическим очагам, амплитудно-частотные характеристики волн, их угол подхода, геологическое строение, неоднородность и обводненность массивов и другие факторы. -

Согласно результатам полевых экспериментов С.В.Пучкова (1973), Е.Г.Бугаева (1973,1975) с увеличением еысоты склона на 200 м, амплитуда колебаний возрастает в 2-3 раза. При увеличении крутизны склона от 10° до 40° амплитуды колебаний возрастают в 2,5 раза, что приводит к' увеличению интенсивности землетрясений на I балл (РС2д -73). Результаты моделирования сейсмонапрякеиного состояния горных склонов Саровского озера методом динамической фотоупругости, выпал-. ненного б Московском инженерно-строительном институте в 1985 г, в

лаборатории Г.Л. Хесина по инициативе В.С.5еДоренко показали: в моделях массивов треугольного профиля высотой Н = 2Л( где Л=. длина волны) наибольшие сжимающие контурные "напряжения возникают в подножии переднего склона; максимальные растягивающие напряжения возникают в Еерхней части освещенного склона на высоте 0,70-0,80 Н от подножия и составляют 0,65-0,85 номинального напряжения. Б глубоких погребенных долинах, соизмеримых с длиной волн (^4 2а, где 2а - ширина долины), в зависимости от направления и угла под- . хода волны наблюдается сильная пространственная изменчивость поля колебаний ко поверхности (Штейнберг 1983, Кшф, 1984 и др.). При переходе от прочных к рыхлым.грунтам, амплитудный уровень колебаний возрастает в среднем в 3-4 раза. Как показали полевые эксперименты в Таджикистане, при увеличении мощности рыхлых отложений в центральных частях палеодолин, амплитуда колебаний увеличивается до 5-7 раз и усиливаются низкочастотные (1^5-7 Гц) колебания. Изменение сейсмического эффекта на поверхности зависит от соотношения сейсмических жесткостей (т ) менее плотных выполнений долин и впадин и вмещающих пород.

В районе Кабульских внутригоркых впадин, в их краевых частях, главным образом вблизи ущелий, палеодолины являются сравнительно узкими и глубокими. Они врезаны в архейские и протерозойские, прочные метаморфигн. Отношение жесткости выполнений и пород погребенных долин т = р /р/рэ составляет 0,19-0,31, т.е. находится примерно в тех же пределах, что и на экспериментальных участках в Таджикистане (0,15-0,34). Сходство имеется и по второму критерию - соотношению глубины и ширины палеодолян (соответственно 0,14-0,16и 0,10-0,17).В условия:: воздействия Гиндукушских землетрясений на оба региона это дает основание рассматривать по аналогии некоторые узкие палеодолинн Кабула, а также подобные частя грабенов как возможные сейсмические ловушки. На инженерно-геологической карге выделены 12 таких фрагментов иалеодолин и грабенов. В широких долинах и грабенах указанные выше критерии являются иными, отчего их выполнения должны работать как обычные слои.

Исследования С.М.Касымова (.¡.563) показывают, что при увеличении мощности рыхлой толщи от 5 до 30 м максимальное смещение час- . тиц увеличивается примерно в 2-3 раза. При одинаковой мощности наибольший максимум смещений частиц наблюдается в среде с большим числом слоев. С учетом эгкх закономерностей, а также слоистости и сейсмических характеристик разреза выделены инженерно-геологи-

ческие типы разрезов - одночленных» двухчленных и многочленных. Учитывая слоистость и мощность неоген-четвертичных отложений, ориентировочные расчетные значения периодов собственных колебаний -Т (Т = 4 Ь/Ур, где И = мощность толщи, Ур скорость волн) равны: 0,12-0,31 с для пзрифирийных и 0,75 с для центральных частей впадин.

В Кабуле изменение интенсивности сейсмических колебаний в значительней мере определяется глубиной залегания УГВ, степенью влажности грунтов и мощностью водонасыщенной толщи» На большое пространствах города максимальный уровень грунтовых вод кожет находиться близко к поверхности (0-4 ы), в предгорьях на глубине 4-10 м и более.

Определяющее влияние на микросейсмические условия оказывает покровная толща с просадочными разностями и озерно-аллювиалыша суглинки. Относительная просадочность пролювиально-делювиальных суглинков - 0,03-0,03, террасовых аллювиальных от менее 0,01 до 0,07. Покровные толщи Северо-Кабульской впадины и более застроенные пространства северной части Дарул-АманскоЕ впадины характеризуются мозаичным техногенным обводнением, связанным главным образом с наличием производств с большими водооборотами (мясокомбинат, хлебозавод, автобазы и др.). В этих случаях возможно наличие тонкого "сухого" слоя и даже слияние техногенного обводнения с природным.

Разжижение шлеватых суглинков возможно начиная с 7ч5адльной зоны. Согласно расчетам по формуле японских ученых Е.Курббаяши, Ф. Татсука и С. Юпшда (1984,1985) Ьдй = 0,87 Ы - 4,5, только 7-балльные изосейсты, удаленные на 50 км от Папканского 9-балльного очага, могут достигать района исследований. Зоны 7-балльных сотрясений от глубокофокусных Гиндукушских очагов вообще не покрывают район Кабула.

В районе Кабула наблюдаются подмывы берегов цри паводках, ов-рагообразование, заболачивание в образование белозвмов. Землетрясения могут разуплотнять породы с образованием трещин. При атом возможно возникновение оползней, о чем свидетельствует появление отчленяющих трещин в метаморфическом массиве Асмаи, испытавшем техногенные изменения.

ГЛАВА 4. ИНаЕНЕРНО-ГЗОЛОГИЧЕСЖОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ КАК ОСНОВА СЕЙСМИЧЕСКОГО МИКРОРАЙОНИРОВАНИЯ ВПАДИН

Принципы и методика инже нзрно-геологичаского обоснования ДСР и СМР, особенно для начальных этапов исследований, разработаны мало. Более того, создание инженерно-геологического обоснования ШР в горных районах типа Кабул требует особого подхода и решения ряда дополнительных задач, прежде всего в .связи с возможным влиянием погребенного рельефа на сейсмические эффекты на поверхности и необходимости изучения геологического разреза до больших глубин, чем допускалось ранее. Геологический субстрат должен рассматриваться при этом на трех масштабных уровнях: а) горные массивы и впадины при них - их структуры, форма, размеры и сейсмотектоническое положение; б) присклоновая зона выветривания зли приповерхностный "слой" мощностью 10-20 м - строение, состав, свойства пород, мощность слабых слоев и зон, их обводнение; в)сей-смокеустойчивае элементы (дефекты)в присклоновой зоне или "слое", способные разжижаться или, напротив, уплотняться.

Особый подход необходим и к инженерно-геологическому районированию - главному этапу в обосновании СМР. Районирование должно опережать СМР, выполняться в масштабах 1:25 ООО - 1:10 ООО. Оно должно охватывать не только всю территорию города, но и пригородную зону, так как она служит резервом территорий и возможным источником опасных геологических процессов.

. Инженарно-геологическое районирование территории для ДСР и СМР должно быть специализированным. Наиболее подходящим при обосновании ДСР а СМР территории разрывно-блоковой активизации со сложным геологическим строением типа Кабульских впадин является смешанный способ районирования (индивидуальный и типологический). Инженерно-геологические регионы и области необходимо выделять согласно схеме И.В.Попова. Далее необходима инженерно-геологическая типизация склонов, разрезов и территорий в соответствии с методикой, разработанной под руководством Г.С.Золотарева и В.С.Федорен-ко в 1984-87 гг. в Таджикистане. Инженерно-геологические типы тэррийрий следует выделять по совокупности признаков, т.е. с учетом типов разрезов и склонов, их обводнения, мощности, высоты и крутизны, а также глубины и густоты эрозионного расчленения, наличия узких грабенов, погребенных тектонических уступов и палеодо-лин, типов и масштабов опасных геологических процессов, общей

сейсмоустойчивосги территорий и т.п. Инженерно-геологические подтипы территорий необходимо 'выделать с учетом техногенных изменений выделенных типов территорий и их чувствительности к техногенным воздействиям. В зависимости от мастных условий могут выделяться типы к подтипы территорий 1-го, 2-го, 3-го порядка.

Для компактного изображения таксономических единиц на гарте инженерно-геологического районирования предлагается следующая структура индексация:

Область______УГВ

(по гооморфолого^Х ^^Сосгав покровной толщи

призш^ГЧеС!<0ЫУ Б- - I - аб^^Мощность~^окровной толщи

1 / ¡зВ—-"'тип территорий 2-го порядка Тип территорий ,/ |_(тип разреза) ___

1-го порядка---/ "(по слоистости, мощности,

(по сочетанию ./ш го логическому составу и

природных признаков) сейсмическим характеристикам

пород)

Приняты следующие градации: типы территорий 2-го порядка: одночленные - 1; двухчленные - 2; многочленные - 3. УГВ: до одного метра - а; 1-4 м - б; 4-10 м - в; глубжз 10 м - г. Мощности покровной толщи: до 4 м - I; от 4 до 10 м - 2; мощнее Юм - 3. Состав покровной толши: а - непросадочная толща.древних иловатых озерных суглинков; а' - тоже, современных; б - сверху просадоч-ные или непросадочные суглинки или супеси, внизу - илы; в -сверху илы, Енизу - непросадочные суглинки или супеси.

Каждой части приведенного индекса соответствует свое значение приращения балльности.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА И ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Несмотря на высокую сейсмичность, работы по СМР территории Г.Кабул были начаты только в 1975 г. Впервые с целью СМР в 1985 г. на небольшой участок (микрорайона 3-А) проводились ПНИИИСом сей-сморазведочные работы. По напшм данным, микрорайон 3-А, расположенный в Северс-Кабульской впадине, может быть ключевым участком только для первой надпойменной террасы, так как к бортам впадин существенно меняется диалогический состав пород и УГВ.

Для ориентировочной оценки приращения сейсмической интенсивности в 10-15-метроном "слое" применен метод сейсмической жесткое-

ти с использованием эмпирической зависимости С.В.Медведева

д1 =1,67 ЩХр^^рЛ^е'00^ Результаты представлены на карге СМР. Приращения балльности равны: -I, -2 для метаморфических массивов; -I для холмов неогеновых отложений; 0 балла для периферийных частей впадин с УГВ глубже 5-10 м; +Г балла для пергой надпойменной террасы р.Кабул с УГВ ог I до 4 м и более; +1 балла для молодых озерных понижений с УГВ выше .1 м.

Вторая карга приращений составлена методом инженерно-геологических и сейсмологических аналогий, разработанным С.В.Медведе-ьым (1962) и В.В.Поповым (1960). Использованы типовые примеры макросейсмических и сейсмологических исследований в ряде городов СНГ и других стран. В отличие ог первого варианта в данном случае учитывается относительно большая глубина разреза, поверхностный и погребенный рельеф, высота и крутизна склонов, ступенчатые формы переходных зон, зоны разрывных нарушений и обводненность разреза. Приращение балльности изменяется от -I, 0 до +1 и более +1 балла. Зга карта более достоверно отражает ситуацию.

С учетом техногенных воздействий выделены следующие подтипы территорий: селитебные; промышленные; сельскохозяйственные и резервные. Учтено, что интенсивное техногенное обводнение лессовидной покровной толщи резко изменяет мякросейсмические условия ¡территории.

ГЛАВА 6. НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Изложены предложения по совераенсгвозанию инженерно-геологического обоснования СЫР горных территорий новейшей активизации (роль ляженерно-гзологичееких типизация, необходимость опережающего обоснования на территорию всего города и пригородной зоны в масштабах 1:25 ООО - 1:10 ООО). Составленные карты, разрезы и обобщающие таблицы могу;? быть использованы для разработки типовых, макетов. Обоснование должно служить основой для выбора системы ян-хвнарно-геологичоского и инженерно-сейсмологического мониторинга. Выбор положения профилей и точек сейсмометрических исследований должен исходить из инженерно-геологических типов территорий. Должны предъявляться повышенные требования к изучению четвертичных отложений, геоморфологии а кеотектоники (см. вывода).

Инженерно-геологическое обоснование СМР должно составляться

с учетом прогноза изменений инженерно-геологически условий территорий разных типов под влиянием техногенных воздевсгвд! и проявленных последствий. Его необходимо сопровождать составлением схем и карт ориентировочной оценки микросейсмичвскюс.условий несколькими методами (сейсмической жесткости, шяенерно-геологнчес-ких, сейсмологических и иных аналогий). Рекомендуется устанавлава гь геометрические и сейсмологические критерии по аналогии с болев изученными долинами и впадинами.

При составлении генплана г.Кабул необходимо уточни» фоновую балльность и усилить исследования по (3£Р территории города Кабул. Другие рекомендации изложены ниже в основных выводах.

оснгоше вывода

В последние годы в процессе теоретических изыокани!, экспериментов и при полевом изучении последствий сильных землетрясений в СНГ и других странах обоснована необходимость изучать геологические разрезы рыхлых отложений не только в приповерхностной зоне мощностью 15-20 и, но и до больших глубин (до 300-500 м). Более того, во многих странах установлено существенное влияние на усиление сейсмических воздействий не только горного, но и погребенного рельефаСпалеодолин, узких грабенов, крутых тектонических уступов). По этим причинам при инженерно-геологическом обосновании ДСР и СЫР эти геологические тела и раэрвзн подлежат углубленному, в том числе специализированному инженерно-геологическому и инженерно-сейсмологическому изучению.

В этом контексте основными научными и практическими выводами диссертации являются:

I, Закономерности и особенности геологического развития Кабульского района.

При сложении новейпих поднятий архей-дротерозойскимЕ гнейсами, кварцитами, амфиболитами, сланцами, а внутрлгорных впадин -неоген чвгвергичнцми ыолзссами, озерно-зддрвиадьными и аллювиаль-но-цролювиальными отложениями инженерно-геологические и микросейсмические условия района определяются главным образом следующими факторами и закономерностями:

I. Развитием во впадинах, которые в наибольшей мере освоены, покровной голоцек-веркнеплейстоценовой полигенной толщи мощностью до 20 м, ь которой значительно представлены в сложном сочетании

пылеватне суглинки и супеси. Б центральных частях впадин, где грунтовые воды находятся близко к поверкнссти (УГВ на глубине 4-6 к), яросадочносгь суглинков и супесей сохраняется лишь в гонком сухом "слое" при коэффициенте прссадочносги до 0,13.

Наибольшее техногенное обводнение покровной толщи наблюдается вдоль каналов и на поливных земляк, где возможно слияние техногенного обводнения с природным а появление суффозионно-проса-дочных явлений.

2. Основные сейсмогенерирукцие разломнке зоны района находятся под влиянием Индо-Австралийской, Аравийской и Евраэиатской литосферных плит. Две первые плиты смещаются в северном направлении со скоростью 3-5 см/год и обуславливают появление Гиндукушских и других землетрясений.

3. Так как при большой ширине Кабульские внутригорныэ впадины являются ступенчатыми и зубчато-изоыетричными, то функцию сейсмических ловушек могут выполнять главным образом их относительно узкие фрагменты и крутые уступы в периферийной части впадин и узкие погребенные палеодолины, выработанные в метаморфических породах.

4. Во второй половгне неогена впадины не были компенсированными; из-за чего в их верхней части развиты менее плотные, весьма неоднородные и локально обводненные озерно-аллювиальные герриген-ные отложения. Они с прослоями слаболитифяцированных аленратов и мергелей, обогащенных органическим веществом и локальными напорами до 2-3 м. При такой неоднородности разреза нельзя исключать возможность усиления сейсмических эффектов на поверхности не только

на узких участках грабенов» но и на внутренних пространствах впадин.

5. При неотектонических дифференцированных движениях неоструктур во второй половина среднего плейстоцена со скоростью до 1,62 мы/год и амплитудой до 130 м северные субширотные палеодолины мигрировали к югу, а самая южная к северу.

3 пределах впадин палеодолины широкие (3-5 км), глубиной до 130 м, поэтому в сейсмическом отношении их ¿¿ломочно-суглинисгые выполнения следует рассматривать как обычные субгоризонтальные слои. Насколько зги выполнения палеодолин и грабенов могут усиливать сейсмические эффекты з покровной толце, следует изучать в дальнейшем при специальных исследованиях, в процессе экспериментов, математического и физического моделирования.

П. Научные предпосылки для разработки методики инженерно-

геологического обоснования СЫР в областях новейшей разрывно-блоковой активизации.

1. Инженерно-геологическое обоснование СМР должно начинаться с опережающего инженерно-геологического районирования в масштабах 1:25 ООО - 1:10 ООО всей территории города и функционально связанной с ней пригородной зоны. Районирование должно быть специализированным главным образом из-за необходимости изучения теологического разреза до больших глубин, чем было принято ранее,и потребности заблаговременной ориентировочной оценки приращений сейсмической балльности выделенных инженерно-геологических типов и подтипов территорий, притом с учетом влияния не только сейсыогенерирующих разрывов и других структур, но и погребенного рельефа.

2. Для выявления характера и особенностей всей системы погребенных грабенов и налеодолин необходимо предъявлять повышенные требования к изучению неоген-четвертичных отложений, их генезиса и возраста, геоморфологии и истории развития неоструктур. Необходим углубленный анализ фаций и мощностей отложений и получение поэтапных количественных оценок неотэктонических движений. Особсе внимание должно уделяться изучению сейсмодислокаций.

3. При специализированном ипгенерно-геологическоы районировании сейсмоактивных территорий новейшей активизации инженерно-геологические региона и области необходимо выделять согласно схеме И.В. Попова. Инженерно-геологические типы территорий следует выделять по совокупности геологических, инженерно-геологических, гидрогеологических и сейсмологических признаков, а подтипы территорий -

с учетом техногенных изменений и . отклика на техногенные воздайст-вия.

4. Ориентировочная оценка микрссейсмических условий горных территорий новейшей разрывно-блоковой активизации на основе инженерно-геологических и инженерно-сейсмологических аналогий и методом сейсмической жесткости представляет интерес на первых этапах исследований для выбора ключевых участков и участков первоочередного строительства, для формирования системы сейсмометрических профилей и точек на очередных участках освоения, а также для формирования при участии сейсмологов единой,системы инженерно-геологического .и инженерно-сейсмологического мониторинга в пределах города и пригородной зоны.