Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ УЧЕНИЯ О ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ АКТИВНЫХ ЗОНАХ

Копылов И.С. 1
1 Естественнонаучный институт Пермского государственного национального исследовательского университета, Пермь, Россия
В статье рассмотрены содержание, объект, предмет, структура, теоретические и практические задачи нового научно-прикладного направления современной и новейшей геодинамики – учения о геодинамических активных зонах. Разработана классификация геодинамических активных зон, предложена методология их изучения на основе системного линеаментно-геодинамического анализа.
геодинамические активные зоны
линеаментно-геодинамический анализ
1. Зоненшайн Л.П., Савостин Л.А. Введение в геодинамику. – М.: Недра, 1979. – 311 с.
2. Ибламинов Р.Г. Основы минерагеодинамики. – Пермь: Изд-во Пермского ун-та, 2001. 220 с.
3. Копылов И.С. Геодинамические активные зоны Пермского Приуралья на основе аэрокосмогеологических исследований // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Материалы регион. науч.-практ. конф. – Пермь, 2010. – С. 14-18, 336-337.
4. Копылов И.С. Картирование геодинамических активных зон Среднего Урала при проведении аэрокосмогеологических исследований территории трасс магистральных газопроводов // Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей. Шестые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Материалы конф. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. С.196-198.
5. Николаев Н.И. Новейшая тектоника и геодинамика литосферы. – М.: Недра, 1988.– 491 с.
6. Лобацкая Р.М., Кофф Г.Л. Разломы литосферы и чрезвычайные ситуации. – М.: Российское экологическое федеральное информационное агентство, 1997. – 196 с.
7. Оценка сейсмической опасности участков размещения ядерно- и радиационно опасных объектов на основании геодинамических данных. РБ-019-01. Госатомнадзор России. – М., 2001.
8. Уломов В.И. Об инженерно-сейсмологических изысканиях в строительстве // Инженерные изыскания. – 2009. – № 9. – С. 28-39.
Введение. В последние десятилетия, в науках о Земле (геология) в результате перехода на новую геологическую парадигму - тектонику литосферных плит - возникла и получила бурное развитие новая научная дисциплина - геодинамика (Л.П. Зоненшайн, Л.А. Савостин, 1979; Е.В. Артюшков, 1979; Н.И. Николаев, 1988; Л.П. Зоненшайн, М.И. Кузьмин, 1992; В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе, 1995; И.М. Петухов И.М, И.М. Батугина, 1999; В.Я. Ероменко, 1999; В.Е. Хаин, 2002; М.Л. Копп, 2004 и др.). Выделены основные разделы геодинамики: общая, частная, региональная, историческая [1], новейшая и современная геодинамика [4]. На стыке различных геологических направлений выделяются: минерогеодинамика [2], геодинамика недр, гидрогеодинамика, эндогенная и экзогенная геодинамика, инженерная и экологическая геодинамика и др. Проблемам современной геодинамики, связанным с геодинамической неустойчивостью различных частей территорий, обусловленной неотектонической активностью и зонами тектонической трещиноватости, посвящено большое число исследований. Вместе с тем сложилась парадоксальная ситуация при большом накопленном эмпирическом материале геолого-геофизических данных, позволяющим объяснять многие явления в этой проблеме - практически отсутствуют теоретические разработки и даже теоретические обоснования и определения таких понятий, как «геодинамическое поле» и «геодинамическая активная зона».

В настоящее время наметились пути становления нового геологического научно-прикладного направления в рамках и на стыке современной и новейшей геодинамики с другими науками, которое можно определить как учение о геодинамических активных зонах. В связи с этим назрела необходимость разработки его теоретических и методологических основ с целью систематизации знаний в этой области, определить объект и предмет, основные задачи направления.

Некоторые аспекты научного содержания учения о геодинамических активных зонах. Объект исследований учения - геодинамическое поле планеты, которое обусловлено тектоническим полем напряжений во взаимодействии с геофизическими, геохимическими, гидрогеологическими и другими полями, а также планетарной и линеаментной трещиноватостью. Предмет исследований - закономерности формирования геодинамических активных зон в пределах литосферы и других оболочек Земли и их влияние на природно-геологическую среду и человека.

Как любое другое учение геологической науки, учение о геодинамических активных зонах представляет собой синтез знаний, не только собственно геологических, но и других естественных наук - географии, биологии, экологии, физики, химии, астрономии, математики и обладает с ними прямыми и обратными связями по объектам, предметам изучения или методам исследований (рис. 1).

Рис. 1. Синтез знаний фундаментальных наук естествознания в учении о геодинамических активных зонах

В структуре учения о геодинамических активных зонах выделяется две основные части - теоретическая и прикладная. Первая (теоретическая) часть представляет фундаментальную основу учения и включает ряд разделов. Теоретические основы включают разработку теории (гипотез, концепций); разработку научного содержания, структуры (определение места науки в системе других наук, близкие науки и учения, прямые и обратные связи) и понятийной базы учения (основные понятия и определения, и в первую очередь - понятие о геодинамических полях и геодинамических активных зонах); теоретико-математическое моделирование геодинамических зон, классификации (по размеру, глубинности, форме, интенсивности, генезису, геоструктурному положению и др.). В историческом разделе рассматривается история становления, состояние, пути и основные тенденции развития рассматриваемого учения.

Методологические основы включают разработку системы геодинамических методов исследований на основе системного анализа. Основными методическими подсистемами являются: геофизические (на всех уровнях изучения с оценкой параметров глубинности и интенсивности геодинамических зон); дистанционные аэрокосмогеологические (картирование по площади на всех уровнях изучения, линеаментно-геодинамический анализ), структурно-геоморфологические (морфоструктурный и морфонеотектонический анализы), гидрогеологические и геохимические (структурно-гидрогеологический и структурно-геохимический анализы на региональном, зональном, локальном уровнях); биологические (на локальном уровне изучения) методы.

Вторая (прикладная) часть состоит из трех крупных разделов: изучение природных систем (изучение связи геодинамических зон с другими зонами, полями, аномалиями, месторождениями и др.); изучение природно-технических систем (изучение связи геодинамических зон с техногенно-преобразованными природными и урбанизированными условиями и сооружениями); решение прикладных задач (прогноз). В настоящее время обозначились четыре основных прикладных направления, связанных с минерагенической, гидрогеологической, инженерно-геологической и экологической ролью геодинамических активных зон.

Определения и систематика геодинамических активных зон. Геодинамические зоны - тектонические структуры, активные в четвертичном периоде геологического развития [7]. Модель геодинамических активных зон представляется близкой линеаментно-доменно-фокальной (ЛДФ) модели зон возникновения очаговых землетрясений в соответствии с принятой концепцией выявления сейсмогенерирующих структур (СГС) в ОСР-97, где рассматриваются четыре уровня источников землетрясений: крупный регион с интегральной характеристикой регионального сейсмического режима, линеаменты (оси трехмерных сейсмоактивных разломных структур), домены (квазиоднородные в геодинамическом отношении объемы геологической среды) и потенциальные очаги землетрясений, указывающие на наиболее опасные участки (фокусы) СГС [8]. Последние и представляют собой геодинамические активные зоны разного уровня.

Таким образом, геодинамические активные зоны (АЗ) представляют собой ограниченные, протяжённые в плане участки земной коры, с концентрацией тектонического напряжения, обусловленного внутренними силами Земли и их активностью на современном этапе неотектонического развития, характеризующиеся пониженной прочностью, повышенной трещиноватостью, проницаемостью, и как следствие, проявлением разрывной тектоники, сейсмичности, подъёмом флюидов и других процессов [5]. Геодинамическими АЗ, как правило, являются мобильные зоны трещинно-разрывных нарушений на границах блоковых структур, узлы пересечения разнонаправленных нарушений, осложняющие неотектонические блоки; внутриблоковые участки сгущения сети нарушений.

Вопрос о классификации, ранжировании и критериях выделения геодинамических активных зон является одним из наиболее сложных. По аналогии с классификацией новейших тектонических структур, а также с ранговой шкалой дизъюнктивных структур [6] можно представить следующую систематику геодинамических активных зон (таблица).

Таблица. Общая классификация геодинамических активных зон

Геодинамическими активными зонами глобального и субглобального уровня являются глобальные зоны интенсивной современной деструкции земной коры на границах крупных и малых литосферных плит (Средиземноморско-Индонезийская, Африкано-Чукотская, Филиппино-Камчатская, Кордильеро-Андская и др.), конвергентные сейсмоактивные структуры - зоны субдукции и их реликты на континентах, на региональном уровне (геозоны) - их крупные сегменты, основным признаком которых служит размещение очагов землетрясений.

Линеаментно-геодинамический анализ. Основой методологии изучения геодинамических активных зон на региональном (мегазоны), зональном (макрозоны и мезозоны), локальном (локальные зоны различных порядков) уровнях может быть системный линеаментно-геодинамический анализ на основе дистанционных методов. Анализ заключается в получении исходной модели линеаментного поля путем дешифрирования аэрокосмических снимков, далее - в аппроксимации расчетных данных, ранжировании территории по степени геодинамической активности и построение ее картографических моделей разного уровня детальности. Методика исследований включает: подготовку материалов дистанционных съемок, визуальное выделение геоиндикаторов, интерактивное компьютерное структурно-геологическое дешифрирование космических снимков, автоматизированную обработку линеаментов, разработку критериев, различные виды классификаций, создание локальных баз данных, создание цифровых моделей рельефа, линеаментный, морфонеотектонический, геодинамический анализы, сопоставление данных с геофизическими и другими полями и оценку достоверности результатов, создание итоговых карт районирования, оценки и прогноза.

Критериями оценки геодинамической (неотектонической) активности являются различные расчетные показатели. Одним их важнейших показателей является плотность разломов, линеаментов и мегатрещин. Ранжирование геодинамической активности по этому показателю проводится по градациям с учетом баллов статистического распределения по их интенсивности (обычно выделяется 6 градаций с учетом среднего арифметического - «x» и стандартного отклонения - «s»): 1балл < (x-s); 2 балл (x-s) ÷ x; 3 балл х ÷ (x+s); 4 балл (x+s) ÷ (x+2s); 5 балл (x+2s) ÷ (x+3s); 6 балл > (x+3s). Вполне уверенно предполагается, что они отражают соответственно различную степень геодинамической активности (от условно стабильной до условно чрезвычайно высокоактивной). При этом к геодинамическим АЗ относятся участки с очень высокой и чрезвычайно высокой трещиноватостью и в отдельных случаях - участки с высокой трещиноватостью, отличающиеся высокой контрастностью относительно фона (рис.2).

Рис. 2. Геодинамические активные зоны Пермского Приуралья

Как правило, крупные геодинамические АЗ имеют сложное мозаичное строение и по материалам более детального изучения, они «разбиваются» на зоны более низкого уровня с разной степенью активности [3, 4].

Выводы. Таким образом, впервые изложены теоретические и методологические начала учения о геодинамических активных зонах. В заключение приведем основные его задачи, имеющие научно-прикладное значение на ближайшее время и перспективу:

  1. сейсмологические задачи - выявление сейсмогенерирующих структур, районирование территорий по сейсмической опасности;
  2. инженерно-геологические задачи - изучение влияния геодинамических зон на инженерно-геологические условия и строительные сооружения; оценка геологических рисков и опасностей, связанных с проектированием и эксплуатацией объектов повышенного уровня ответственности и экологической опасности; изучение геологической безопасности городов; обоснование безопасного ведения горных работ и промышленного освоения месторождений полезных ископаемых;
  3. геоэкологические задачи - изучение влияния геодинамических зон на окружающую среду и человека; выявление геопатогенных зон, обусловленных геодинамической активностью;
  4. гидрогеологические задачи - изучение закономерностей движения подземных вод, влияния геодинамических зон на распределение подземного стока и формирование водообильных зон;
  5. минерагенические задачи - изучение влияния геодинамических зон на формирование месторождений полезных ископаемых и их поиски; особенно перспективным по геодинамическим критериям являются поиски углеводородов, рудных ископаемых, алмазов, подземных вод.

Рецензенты:

  • Ибламинов Р.Г., д.г.-м.н., профессор, зав. кафедрой минералогии и петрографии Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.
  • Середин В.В., д.г.-м.н., профессор, генеральный директор научно-исследовательского проектного и производственного предприятия по природоохранной деятельности «Недра», г. Пермь.

Работа получена 20.09.2011.


Библиографическая ссылка

Копылов И.С. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ УЧЕНИЯ О ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ АКТИВНЫХ ЗОНАХ // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 4.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=4745 (дата обращения: 20.03.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252