9. Геохимические методы наблюдения на геодинамических полигонах.

Земная кора испытывает газовое дыхание Земли. Непрерывно и неравномерно в атмосферу выделяются значительные количества газов. Увеличение интенсивности газовыделений и изменение состава газового потока приурочены главным образом к зонам глубинных разломов и к сопровождающим их разрывным нарушениям. Установлена зависимость между составом и интенсивностью газового потока и геотектоническим режимом. Установлена связь современных тектонических движений, в том числе и землетрясений, с режимом подземных флюидно-газовых систем, берущих начало в глубоких слоях земной коры, с процессами накопления упругих деформаций горными породами. С развитием методов гидрогеохимии, хроматографии, масс-спектрометрии, радиометрии оказалось возможным фиксировать самые незначительные вариации геохимических величин. Ритмичность сейсмотектонической активности крупных территорий отчетливо отражается в изменении состава и интенсивности газовых эманаций в выходах на дневную поверхность. Она сопровождается вариациями тепловых, радиохимических, изотопных, солевого и микрокомпонентного состава вод.

Распределение концентрации гелия отражает четко выраженную блоковую структуру. При увеличении мощности экранирующего слоя осадочных пород контрастность аномалий снижается. В местах развития мобильных разломов проницаемость становится отчетливой при любой мощности осадочной толщи. По данным водно-гелиевой съемки выявляются непроницаемые жесткие блоки и полупроницаемые межблочные зоны с центрами проницаемости в местах их сопряжения. Также устанавливаются сплошь проницаемые разломы, разделяющие мегаблоки. Таким образом, четко выявляет современную подвижность земной коры.

Для выявления активных участков используют метод эманационного профилирования, по повышенным концентрациям радона и тортона в почвенном воздухе. Эффективность применения геохимических и радиометрических методов находится в прямой зависимости от степени активности новейших структур. Зоны новейших тектонических поднятий характеризуются развитием трещин, по которым на дневной поверхности закладываются разнообразные эрозионные формы (овраги, балки, речные долины). Актив­ная зона устанавливается путем построения роз ориентировки гидросе­ти и совмещения их с глубинной трещиноватостью отложений различ­ных стратиграфических горизонтов. Миграция флюидов сквозь толщи определяется сов­ременными движениями земной коры.

12. Задачи и методы изучения неотектоники на геодинамических полигонах

Выявление движений на современном этапе — очень трудная зада­ча. Интенсивность тектонических движений земной коры обычно изме­ряется миллиметрами в год и выделить их среди других процессов, происходящих как на поверхности, так и в недрах Земли, можно лишь применяя различные инструментальные методы и проводя высокоточ­ные длительные измерения.

Современные движения выявляются путем применения разно­образных методов: геологических, геоморфологических, геофизических, геохимических, астрономических, геодезических и многих других наук о Земле, вследствие чего их изучение неизбежно приобретает комплекс­ный характер.

Большое количество применяемых инструментальных методов объ­ясняется сложностью самого объекта изучения. Естественно, не на каж­дом полигоне проводится полный комплекс наблюдения. Многие геоди­намические полигоны имеют различные целевые назначения. Только часть из них имеет комплексный научно-методический. Значительное количество полигонов предназначено в основном для изучения динами­ки эпицентральных сейсмических зон с целью поисков предвестников землетрясений. На других полигонах проводятся более узкие специаль­ные исследования для решения следующих задач: 1. Изучается природа современных вертикальных движений. При этом учитываются все дви­жения кратковременного характера или короткопериодические (при­ливные движения; движения связанные с различными сезонными фак­торами и ряд других). 2. Выявляются и изучаются горизонтальные дви­жения земной коры разными методами. 3. Изучаются движения в об­ластях глубинных, живущих разломов, стыков отдельных тектонических блоков и плит, определяемых: трансформными разломами, дивергент­ными и конвергентными границами. 4. Изучается взаимосвязь медлен­ных и быстрых (сейсмических) движений, что имеет большое значение для прогноза землетрясений, и деформация земной коры периода подготовки землетрясений. 5. Устанавливается влияние инженерно-техниче­ской деятельности человека, вызывающей техногенные движения, на эндогенные процессы, в частности, на сейсмический режим с целью пре­дупреждения землетрясений.

Внимание уделяется изучению новейших движений и структур комплексом геолого-геофизических методов; эти данные представляют как бы фон, на котором проявляются современные движения. Для выяс­нения внутреннего геологического строения территории применяются глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ), сейсморазведку, МОВ и другие методы. Выявляется общая сейсмичность территории. Парал­лельно проводятся различные инструментальные наблюдения. К ним относятся: повторное нивелирование, повторные триангуляционные из­мерения, повторная трилатерация с использованием лазерных дально­меров, наблюдения, получаемые приборами разного типа, в частности, водотрубными наклономерами с большой базой (порядка десятков мет­ров). Проводятся водомерные наблюдения на футштоках, применяются различного типа деформографы.

На различных геодинамических полигонах организуются сейсмиче­ские наблюдения, наблюдения за аномальным ходом вековых измерений магнитного поля Земли, за приливными и апериодическими вариация­ми силы тяжести, вариациями электрического сопротивления Земли, определяются скорость теплового потока и термический режим земной коры. Систематически проводятся геохимические наблюдения за содер­жанием в подземных водах газов и разных микрокомпонентов, а также за динамикой уровня подземных вод.

В сейсмических зонах и в районах производства горных работ объ­ектом наблюдений являются также упругие свойства разных типов гор­ных пород и условия накопления и разрядок сейсмической энергии. При этом выявляется неотектоническая структура и связь с ней напряжен­ного состояния горных масс.

Для изучения горного давления в шахтах применяются различные маркшейдерские методы. Производятся повторные определения поло­жения отдельных точек в горных выработках с помощью теодолитов и нивелиров. Применяются различные приборы для определений дефор­маций, использующие различные принципы измерительной техники: ме­ханический, оптический, электрический, магнитный или их комбинации. Применение находят различные геофизические методы: наклонномер-ные, сейсмические, акустические и ультразвуковые; метод, использую­щий быстро протекающий процесс распространения упругих волн в горных породах, электрические, термические и радиометрические мето­ды, выявляющие связь изменения соответствующих характеристик по­род с изменением их напряженного состояния и их трещиноватостью.

В вулканических районах проводится цикл наблюдений над совре­менной вулканической активностью и сейсмичностью.

На геодинамических полигонах путем детального анализа комп­лексных наблюдений выявляется геодинамика отдельных районов, от­дельных структурных элементов разных рангов. Используются они и для изучения общих вопросов геотектоники, в частности, для изучения горизонтальных перемещений литосферных плит. Решаются эти зада­чи путем анализа данных по системе полигонов, а также привлечения материалов, полученных спутниковыми методами с целью выявления движений отдельных континентов (Северная Америка, Япония, Австра­лия). Развивается радиоинтерферометрическая техника, используются лазерные отражатели, установленные на Луне и на спутниках.

В результате решения перечисленных задач выясняется природа и прогноз движений, вызванных тектоническими причинами или тех­ногенными процессами, поэтому некоторые полигоны называют прогно­стическими.

Добавим, что другим направлением в решении поставленных за­дач являются лабораторные эксперименты, теоретические расчеты и моделирование.