Исследование геодинамической активности геофизическими методами

© А.Л. Замятин, 2012

УДК 622.83 А.Л. Замятин

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Проведены исследования для выявления структурных особенностей массива горных пород на пункте II площадки под строительство Южно-Уральской АЭС комплексом инженерно-геофизических работ в составе электроразведки в варианте срединного градиента и глубинного зондирования спектральным сейсмопро-филированием.

Ключевые слова: сейсмопрофилирование, глубинное зондирование, земная кора.

Уральский федеральный округ представляет собой район со сложным геологическим строением верхней части земной коры. Массив горных пород, слагающих верхнюю часть литосферы и земную поверхность, имеет иерархически блочное строение. Тектонические нарушения различных рангов разбивают его на блоки разных размеров. Тектонические нарушения, выполняющие роль швов между соседними блоками, всегда имеют определенную толщину (мощность), зависящую, как правило, от их ранга. Она может изменяться от нескольких сантиметров до нескольких метров, а у крупных разломов она может достигать десятков и сотен метров.

Исследование современных движений земной коры проводились в Озерско-Куяшско-Тахталымском районе Челябинской области. Задача исследований сводилась к определению параметров трендовых и цикличных короткопериодных современных геодинамических движений земной коры, их распределение по исследуемой территории с учетом структурных особенностей для выбора безопасной площадки под строительство

Южно-Уральской АЭС. Под геодинамической активностью следует

понимать уровень современных геодинамических движений земной коры трендового и цикличного короткопе-риодного типа, формирующих напряженно-деформированное состояние массива горных пород и определяющих изменение его параметров во времени. Для исследования использовались различные полевые экспериментальные геодезические и геофизические работы по определению трен-довых и цикличных современных движений. Целью инженерно-геофизических изысканий по изучению структурных особенностей массива горных пород на пункте II строительства являлась рекогносцировочная оценка иерархической блочности массива. Эти изыскания выполнялись в дополнение к геологическим работам, проводившимся ОАО «Челябин-скгеосъемка» и Уральской геологосъемочной экспедицией (УГСЭ). Для выявления структурных особенностей массива горных пород на пункте II проведен комплекс инженерно-геофизических работ в составе электроразведки в варианте срединного градиента (МСГ) и глубинного зондирования спектральным сейсмопрофи-лированием (ССП). Схемы размещения проведенных электроразведочных работ и спектрального сейсмопрофи-

Рис. 1. Схема расположения профилей электроразведки и спектрального сейсмопрофн-лнровання на пункте II площадки под строительство Южно-Уральской АЭС

лирования представлены на рисунке 1. Основываясь на разных геофизических свойствах массива горных пород, они обеспечивают разностороннюю информацию о местоположении структурных элементов, их параметрах, состоянии слагающих пород, гидрогеологических условиях.

Метод спектральной сейсморазведки основан на использовании зависимости между спектральным составом собственного колебательного процесса, возникающего при ударном воздействии на дневную поверхность, и строением породного массива.

Электроразведка для исследования строения массива горных пород применяется в варианте срединного градиента (МСГ), который позволяет на неизменном конкретном разносе питающих электродов «А» и «В» изучить распределение удельного электрического сопротивления по площади.

Исследуемый участок работ изучается по площади путем последовательного перемещения приемных электродов «М» и «№ , удаленных друг от друга на 10 метров по профилям, параллельным линии АВ.

Электроразведочные работы производились попланшетно. На территории пункта II выполнено восемь планшетов протяженностью 400-440 м каждый и шириной 50 м, сгруппированных в общий разведочный профиль субширотного направления. Выбор направлений планшетов и профилей принят в соответствии с геологическим строением массива на этих участках, в котором преобладают тектонические нарушения субмеридионального простирания. Для достижения контрастности проявления тектонических нарушений на геоэлектрических планшетах их необходимо ориентировать поперек предпола-

Рис. 2. Результаты электроразведки и спектрального сейсмопрофилирования на пункте II, совмещенные с геологической картой

гаемых тектонических нарушений и зон трещиноватости.

Геоэлектрические параметры по всем планшетам электроразведки общего разведочного профиля, пересекающего в субширотном направлении пункт II южнее озера

Большое Травяное, и совмещенные с ними спектральные профили представлены на рис. 2. Детально электроразведочные планшет, совмещенный со спектральным профилем, отражающим структуру массива на глубину до 100 м, и геологической картой показаны на рис. 3.

Геологическая основа, на которой нанесен разведочный профиль, отражает укрупненное геологическое строение с основными контактами пород различного генезиса и основными крупными тектоническими нарушениями. В задачу проведенных электроразведочных работ и спектрального сейсмопрофилирования входило рекогносцировочно оценить, наряду с выделенной блочностью, внутриблоч-ную структуру, оценить степень нару-шенности пород внутри блоков.

Планшеты II — 01 и II — 02 выполнены на территории геологического

блока, сложенного сериЦитокварци-товыми сланцами Иртяшской толщи. Однако, как следует из рис. 2, в структурном отношении участки их проло-жения совершенно неравноценны. То есть, есть основание считать, что эта зона выполнена дезинтегрированным обводненным массивом, прилегающим к контактной зоне с углисто кремнистыми сланцами и кварцитами.

По данным спектрального зондирования блок серецит-кварцитовых сланцев имеет относительно мелкую структуру без ярко выраженных крупных структурных элементов. В низкоомной зоне породы дополнительно деструктурированы.

Массив углисто-кремнистых кварцитов, пересекаемых планшетом II — 03, сложен высокоомными породами, слабоструктурированными в западной зоне и относительно неплохо структурированные в восточной зоне, прилегающей к блоку интрузивных образований.

В интрузивном блоке, представленном диоритами и габбро, приконтакт-ная зона на окончании планшета II — 03 и начале II — 04 сложена низкоом-ными деструктурированными породами. Далее этот блок на планшетах II —

Рис. 3. Результаты электроразведки (планшет 3) и спектрального сейсмопрофи-лирования (планшеты 5, 6) на пункте II, совмещенные с геологической картой

04, II — 05 сложен в основном высо-коомным хорошо структурированными породами вплоть до контакта с зелеными сланцами, где вновь фиксируется низкоомная зона. Далее по зеленым сланцам перемежаются низкоомные и высокоомные породы с мощностью зон 150 — 200 м. Низкоомные трещиноватые зоны в разных геологических блоках имеют разные мощности, изменяющиеся от нескольких метров до 400 метров, и фиксируются как в зонах тектонических нарушений, выявленных по геологическим данным, так и внутри геологических блоков.

Спектрограммы отражают разную степень структурирования пород. Крупные блоки и слоистость в большой мере свойственна высокоомным участкам. На низкоомных участках преобладают деструктивное строение. На всех профилях прослеживается четкая граница напластования на глубинах 30—

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

35 м и менее четко на глубине около 50 м. На многочисленных локальных участках они прерываются зонами тре-щиноватости, которые целесообразно рассматривать при проведении детальных исследований на площадке.

Инженерно-геофизические исследования структурных особенностей массива горных пород на пункте II площадки под строительство ЮжноУральской АЭС показали наличие на участке большого количества тектонических нарушений различной мощности. Выявлены границы массивов горных пород относящихся к различным геологическим блокам. Результаты электроразведки и спектрального сейсмопрофилирования имеют корреляцию с геологической картой представленной после проведения полевых измерений ОАО «Челябинск-геосъемка» и Уральской геологосъемочной экспедицией (УГСЭ). гтттт?

Замятин Алексей Леонидович — младший научный сотрудник, Институт горного дела УрО РАН, е-шаП: A.Zamyatin@mail.ru.