Геология. Гидрогеология. Инженерная геология.

http://geomaster.ucoz.ru

На сайте рассмотрены вопросы гидрогеологии и инженерной геологии применительно к массивам скальных горных пород. Показана ведущая роль современного напряженно-деформированного состояния скальных массивов, определяющего направленность и интенсивность развития современных геологических процессов.
Наиболее интересные вопросы, рассмотренные на сайте:
1. Как возникают трещины в скальных породах? Вопреки общепринятому мнению, экзогенных трещин в природе нет! Для образования трещины необходимо значительное силовое воздействие на породу, которое экзогенные процессы создать не могут.
2. Проницаемость скальных пород. Как взаимосвязаны между собой трещиноватость и проницаемость скальных массивов? Почему в сильно трещиноватых породах формируются водоупоры?
3. Активные тектонические разломы. Современные исследования показывают, что активные разломы существуют не только в областях современного вулканизма и далеко не всегда связаны с сейсмическими явлениями. Локальный активный тектонический разлом – явление весьма и весьма распространенное, в том числе в областях древней складчатости и на территории платформ. В частности, смещения по активным разломам оказывают значительное воздействие на инженерные сооружения на городских территориях, приводят к деформациям зданий и разрывам коммуникаций.

14 комментариев: Геология. Гидрогеология. Инженерная геология.

  • mihail говорит:

    Ув. Александр, полученные вами результаты и теоретические выводы, изложенные на вашем сайте, весьма полезны не только инженерным геологам и гидрогеологам, но и геологам-съемщикам.

    Но вот на счет отсутствия в природе экзогенных трещин готов с вами по-дисскутировать. Все же они существуют, хотя их доля по сравнению с разрывными нарущениями эндогенного происхождения низка.

  • aleksand говорит:

    Ув. Михаил, полностью отрицать роль экзогенных процессов в геологии, само собой, нельзя. Однако, необходимо понимать, что выветривание лишь продолжает ту работу, которую начали активные тектонические силы. Экзогенные процессы могут только расширять уже существующие трещины, которые присутствовали в породе, но не обладали существенным раскрытием.
    Есть множество практических примеров, когда керн скальной породы, извлеченный на поверхность, разваливался в труху, в глину в течение нескольких месяцев. Виной тому – экзогенные процессы, но главная причина – в том, что данная порода находилась в условиях сильнейшего тектонического напряженного состояния и испытывала деформации (в данном конкретном примере, вероятно, пластические), которые приводили к формированию массовой микротрещиноватости. Именно эта микротрещиноватость и служит причиной столь быстрого разрушения скальных пород агентами выветривания – прежде всего, водой и кислородом.
    Аналогичный пример, зачастую, можно наблюдать и с деформациями зданий. На многих домах начинает шелушиться штукатурка, рассыпаться кирпичная кладка. И все уверенно говорят – да тут морозобойное выветривание! И дело с концом!
    Однако, для морозобойного выветривания необходимо наличие микротрещин в материале. И никто при этом не задается вопросом, почему морозобойное выветривание, к примеру, изъедает напрочь один угол дома, а другой – не трогает (примеры – здесь – http://geomaster.ucoz.ru/index/0-20). Но стоит начать изучать ситуацию, и сразу же становится очевидно, что те самые морозобойные процессы ВСЕГДА развиваются над тем местом конструкции, под которым проходит подвижный тектонический шов. Это – общее правило!
    Сначала – тектоника, т.е. силы, способные разрушить породу, а потом уже экзогенные процессы и выветривание.

  • mihail говорит:

    Да, по личному опыту знаю, что где тонко, там и рвется. Например зона дезинтергации коренных пород, да и глубокое (преимущественно химическое) выветривание развиваются преимущественно над трещиноватыми породами или слабосцементированными осадочными или вулканогенно-осадочными породами.

    Однако известны и гравитационные деформации осадочных пород, сопровождающиеся возникновением трещин и складок. Нередко их возникновение обусловлено сейсмической активностью и тектоническими движениями кристаллического фундамента. Но часто причинами нарушений сплошности явлются и обилие атмосферных осадков, и солифлюкционные, и морозобойные процессы.

    Вообще в самой верхушке земной коры происходит весьма сложное взаимодействие как экзогенных, так и эндогенных процессов, приводящее к тем или иным последствиям. Т.е. чисто эндогенные или чисто экзогенные формы нарушения равновесия и деформации в горных породах ландшафта представляют собой крайние случаи, а в большинстве мы имеем дело с эндогенно-экзогенными (гипогенно-гипергенными) процессами.

    Другой вопрос с трещинами в массивных скальных породах. Они конечно имеют тектоническое, эндогенное происхождение.

  • aleksand говорит:

    Именно!
    Приоритет в разрушении прочных скальных пород принадлежит значительным тектоническим силам. Процессы выветривания идут вслед за геодинамической проработкой скальных массивов. Сама глубина проникновения экзогенных агентов определяется глубиной развития массовых трещин, формирующих проницаемое пространство.

  • mihail говорит:

    Да, действительно наибольшая глубина зоны выветривания наблюдается в зонах разломов, стратиграфических и литологических контактов силикатных и карбонатных пород, в интенсивно рассланцованных породах. Но мелкие трещины, обусловленные выветриванием скальных пород все же возникают. Они, за редчайшими исключениями мелкие и мельчайшие, развиты, главным образом, в зоне дезинтеграции (щебнистых продуктов). Существуют и трещины, обязанные своим происхождением физ. выветриванию. Но все же их объем в сранении с разрывными нарушениями тектонического происхождения очень мал.

    Да и в собственно скальных, не испытавших существенного экзогенного влияния, даже и в сильно трещиноватых породах экзогенные трещины возникнуть не могут и в этом плане вы, Александр, абсолютно правы. Экзогенные трещины возникают только в сильно окисленных, глинизированных или дезинтегрированных горных породах по трещинам, контактам и спаиности минералов эндогенного происхождения. Причем именно первичная неоднородность выветривающихся пород определяет и масштабы и скорость выветривания. Например, над сланцами формируются мощные химические коры выветривания полного профиля, тогда как над пачками мономинеральных слаботрещиноватых мелкозернистых «сливных» кварцитов едва развита зона промежуточных продуктов. Тем не менее в сильно трещиноватых кварцитах, да еще и в контактах с известняками, маршаллитовые коры выветривания полного профиля не редкость

    Ув. Александр, по первому вашему защищаемому положению в #1, я, все же считаю, что более корректно ставить акцент о том что, подавляющее кол-во трещин имеет эндогенное происхождение, а трещины экзогенного происхождения редки и выраженного влияния на геодинамические процессы в разных ландшафтных условиях не имеют. Такая постановка ответа на ваш 1-й вопрос, Александр, никак не опровергает доказываемые вами другие положения, с другой стороны снимает возможность конфликта с исследователями экзогенных процеесов.

  • aleksand говорит:

    Михаил! Последнее замечание обязательно учту.
    Вообще, вопрос с разным механизмом выветривания кварцитов и сланцев тоже может быть связан с различными геомеханическими характеристиками этих пород и особенностями полей напряжений в скальных массивах с разной прочностью.
    Тем не менее, Михаил, в зоне дезинтеграции, которая, чаще всего, примерно соответствует зоне полной разгрузки тектонических напряжений со средней мощностью 50 м (от поверхности земли) порода выходит из-под воздействия тектонических сил. Микротрещины между зернами минералов в этом случае могут быть связаны как с деформацией разгружения, так и, в дальнейшем, развиваться под действием температурных деформаций и воздействия агрессивных хим. агентов. Отделить одно от другого здесь уже достаточно сложно.

    Антонина, здесь есть гидрогеологи. А нефтяники вам зачем?

  • mihail говорит:

    Ув. Александр, в случае масштабного химического выветривания (например уральский пенеплен мезозойского возраста) способ выветривания один, а различия в результатах (полный зональный профиль, неполный зональный профиль, незональный профиль) в одинаковых ландшафтных условиях как раз обусловлен геомеханическими, петрографическими параметрами горных пород.

    Несомненно, что именно увеличение плотности тектонической трещиноватости в верхней части земной коры и обуславливает относительно быстрое развитие выветривания, даже в полярных широтах. Действительно экзогенные трещины отличить от эндогенных в зоне дезинтеграции весьма сложно (да и особо и ненужно). В химических корах выветривания экзогенные трещины иногда хорошо диагносцируются в зоне глинистых продуктов, но сами коры с подстилающим скальным массивом имеют опосредованную связь (эдукт-продукт, нарушенное/ненарушенное залегание, релкиты текстур, структур, минералов).

    Таким образом, в случаях, когда здания построены на относительно устойчивых грунтах, перекрывающих неглубоко залегающий от поверхности скальный массив, деформации зданий, локализованные в определеных их частях, обусловлены разгрузкой тектонических напряжений. Ну а на щебне и глыбах зоны дезинтеграции вряд ли кто будет ставить здания.

  • mihail говорит:

    Александр, а если имеют место а локальные экзогенные процессы (например, усадка) в зоне дезинтегрированных щебнистых продуктов древней коры выветривания, перекрытой с поверхности устойчивыми гилинстыми грунтами (мощностью 20-30 м), какие главные отличия будут иметь деформации зданий от описываемых вами тектонических?

  • aleksand говорит:

    Вопрос на самом деле непростой.
    Большинство инженеров-геологов склонны считать, что абсолютно все деформации зданий и сооружений происходят вследствие усадки/ оползания/ набухания и др. процессов, происходящих в толще дисперсных грунтов. Говорить о современных смещениях земной поверхности, вызванных общим напряженным состоянием породных массивов, с такими специалистами по большей части бесполезно. Основная сложность состоит в том, что вдоль многих тектонических разломов как раз и развиваются линейные коры выветривания, по которым и могут происходить осадки, вызванные нетектоническими причинами.
    Однако, собственный опыт изучения аварийных объектов позволяет мне с уверенностью говорить о том, что большинство деформаций зданий и сооружений наблюдаются именно в зонах активных тектонических разломов и не связаны с традиционными негативными процессами, связанными с дисперсными грунтами.
    На активизацию тектонических швов указывают многие косвенные признаки, как например, повышенная проницаемость для флюидов – подземных вод и радиогенных газов. Существует множество работ по измерениям современных смещений (часовых, суточных) в зонах локальных активных тектонических нарушений, во множестве располагающихся на территории городов.
    Говорить об осадках в глинистых грунтах при наличии активного (подвижного) тектонического разлома под ними – неправомерно. Это – пережиток прошлого, устоявшаяся идеалогия. В соответствии с этой идеалогией, идеальным основанием для сооружений являются скальные грунты.
    Однако, на деле, здания, построенные на скальных основаниях испытывают значительные деформации, если они попали на подвижный тектонический шов. Движения, которые происходят по разлому, в случае возведения здания на скале жестко передаются в бетонные конструкции. Слой глинистых отложений мог бы выступить здесь в качестве смягчающей подушки – но его нет!
    С учетом того, что большинство новых зданий, которые возводятся в настоящее время, строятся из монолитного железобетона, они очень чувствительны к этим ударам. Я знаю много примеров в Екатеринбурге, когда здания из монолитного бетона, построенные на прочном и, казалось бы, надежном скальном основании испытывают деформации еще на стадии возведения. Некоторые объекты так и стоят недостроенными (http://geomaster.ucoz.ru/index/0-14).

    Таким образом, отвечая на вопрос, могу сказать, что отличить деформации зданий за счет осадки грунтов от деформаций, возникших вследствии подвижек вдоль тектонического разлома, не всегда возможно. В каждом отдельном случае необходимо обращать внимание как на особенности геологического строения участка, так и на конструкцию самого здания. Ключевым вопросом является жесткость конструкции – то есть, насколько она способна деформироваться без разрушения.
    Напряжения от веса зданий не так велики. Это означает, что вообще-то далеко не каждое современное здание может потрескаться под своим весом только потому, что под одним из его углов просел грунт. Известны случаи, когда высотные здания из монолитного бетона падали плошмя на бок, но при этом не разрушались. Поэтому, прочность конструкции также должна быть учтена.
    Тектонические напряжения всегда очень велики и способны сломать абсолютно любую конструкцию.
    При изучении причин деформаций зданий необходимо в первую очередь проверить, а нет ли под ним тектонического шва. Для этого нужно в первую очередь применить геофизику и ряд других методов.

    Вообще, методика поиска активных разломов не содержит в себе принципиально новых геологических или геофизических методов. Все эти методы давно известны. Вопрос зачастую чисто психологический. Если человек не верит, что в природе существуют повсеместно распространенные локальные активные тектонические разломы – вам его не переубедить.

  • antonina говорит:

    Александр, тема называется геология. гидрогеология. я поэтому и спросила.
    просто сама геолог-газовик-нефтяник. вот коллег ищу.

  • mihail говорит:

    Ув. Александр, спасибо вам за столь обстоятельный, конкретный и весьма полезный ответ. Я тоже считаю ведущей роль новейшей и современной тектоники в направленности тех геодинамических процессов, которые активно развиваются в течение неогена и квартера. Однако все же экзогенные процессы не менее активны современных движений блоков кристаллического фундамента и в преобладащем кол-ве случаев деформаций (древних геоморфологических поверхностей, элементов ландшафта, зданий и сооружений) мы имеем дело с совокупными результатами взаимодействия эндогенных тектонических движений и экзогенных процессов в приповерхностном слое земной коры. Конечно, в приводимых вами случаях деформаций зданий, которые построены непосредственно над зонам тектонических нарушений или в зоне их влияния, происхождение этих деформаций именно благодаря тектонической активности разломов не вызвает сомнений. Тем не менее, все же я считаю полезным в ряде сложных, неоднозначных случаев деформаций, рассматривать их происхождение с учетом и экзогенных факторов.

    Ув. Антонина, в одноклассниках есть ряд групп геологов, геологов-нефтяников, да и вроде вконтакте тоже такие группы есть. Советую вам поискать их.

  • aleksand говорит:

    Антонина, просто хотелось бы поинтересоваться, как у коллеги, работающей в смежной и при этом весьма близкой области, вы случайно не занимаетесь гидродинамическими-флюидодинамическими расчетами? В чем ваша основная задача на производстве?

    Могу также посоветовать форум http://heriot-watt.ru/

  • antonina говорит:

    нет, расчетами занимаются у нас подрядчики- НИИ. лично я по систематизированной информации намечаю работы для разведки новых залежей.

  • aleksand говорит:

    Подскажите, а какие именно организации занимаются расчетами?
    Дело в том, что я сам занят гидродинамикой, но только по подземным водам. Поэтому, интересуюсь работой коллег.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Ноябрь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Окт    
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

Свежие комментарии