ГЕОПАТОГЕННЫЕ ЗОНЫ: ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Природа всегда была загадкой для человека. И чем дольше он её изучает, чем больше открытий совершает, тем больше новых тайн и загадок встаёт на его пути. Одной из таких загадок являются геопатогенные зоны. Что мы о них знаем, кроме рассказов о сверхъестественных явлениях и потусторонней силе, разгулявшейся  в «нехороших местах».

 

Большинство учёных сходится во мнении, что геопатогенная зона формируется глубинными трещинами в кристаллических породах или, другими словами, тектоническими нарушениями. В результате тектонических нарушений наблюдаются и такие явления, как глубинные газы и пары тяжелых металлов. Естественно, эти зоны оказывают отрицательное влияние на здоровье человека и в случае его длительного пребывания способны привести к очень серьёзным заболеваниям (в том числе онкологическим). Избежать влияния такой зоны можно, только покинув её. Эти зоны – данность самой природы, и человеку остаётся только считаться с их существованием. Это самое обобщённое толкование, с более глубоким анализом – дальше по тексту.

 

С каждым годом мы осваиваем новые территории, строим дома, заводы и другие культурные и промышленные сооружения. Занимаемся добычей полезных ископаемых, ведём разработки месторождений. Если эти действия происходят в пределах геопатогенной зоны или на границе с ней, надо знать, чего ожидать, например, как может вести себя грунт, если речь идёт о строительстве. А если мы говорим о разработке серьёзного месторождения, необходимо знать, что в геопатогенных областях наиболее велик риск возникновения горных ударов, больших водопритоков, подземных пожаров, выбросов угля и газа, техногенных землетрясений, т.е. процессов с высокой энергетикой. На выделенных территориях инженерно-геологические условия разработки полезных ископаемых и вообще условия хозяйственного освоения территории сложнее. Весьма важен также информационный аспект проблемы. В выделенных геопатогенных областях велик риск принятия неправильных технических решений с тяжёлыми последствиями, вплоть до аварийных ситуаций. Примеры ряда таких аварий известны (Полуночное, Соликамск, Березники, Карпинск, Артёмовский, Аша и др.).

 

Имеют место регулярные сетки геопатогенных зон различных масштабов (пентагональная и прямоугольная), а также локальные зоны, связанные с тектоникой и физическими полями Земли. Из существенных особенностей следует отметить временные вариации геопатогенных зон. Продолжать повествование на эту тему можно очень долго. Поэтому специалисты ООО «Геостройком» огромное внимание уделяют вопросам картирования геопатогенных зон и областей. Ведь древнюю мудрость: «кто предупреждён, тот вооружён»,– никто не отменял.

 

По мнению ведущих специалистов ООО «Геостройком» А.С. Зайцева и М.Э. Аронзон, целью обзорного и мелкомасштабного картирования геопатогенных областей является получение общих сведений об их локализации, свойствах, конфигурации и структуре. Обычно геопатогенные области бывают квази-изомеричными с размерами от 30 до 70-90км и линейными шириной 10-20км и протяжённостью до 80-100км. Иногда структуру этих областей удаётся более или менее установить только при крупномасштабном изучении, вплоть до сеток геопатогенных зон высоких порядков шириной дециметры – первые метры. При этом уже начинают играть заметную роль так называемые технопатогенные зоны.

 

Обзорное и мелкомасштабное картирование геопатогенных областей и зон осуществляется по стандартной схеме:

– сбор и анализ существующей информации, относящейся к предмету исследований (геофизической, геодезической, медицинской, технической и др.);

– компьютерное моделирование с определением ключевых участков и маршрутов;

– полевые работы (наземные и аэрографические, биолокационные и др.)

– картографическое моделирование и составление специальных карт с определением ключевых участков, где необходим детальный режим исследования (мониторинг).

При обзорном и мелкомасштабном картировании геопатогенных областей и зон необходимо собрать и интерпретировать следующие виды материалов:

– геофизические, различных масштабов, –  от региональных до 1:2000, 1:10000, и, прежде всего, карты гравитационного и магнитного полей;

– тектонические карты;

– геодезические материалы (высокоточные нивелировки, скорости и градиенты тектонических движений);

– об авариях технических систем, прорывах воды в шахты, разрушении зданий, неадекватном проектировании; медицинская статистика;

– о расположении и функционировании церквей, монастырей и различных культовых объектов;

– об аномальных явлениях в атмосфере, уфологических явлениях, полтергейстах и т.п.

В процессе предварительного анализа собранных данных проводится критическая отбраковка материалов, выделяется первостепенная по важности информация, составляются схемы изученности листов.

Сопоставление материалов различного рода и нанесение информации на карту может иногда позволить уже на данном этапе составить общее представление о расположении аномальных зон на изучаемой территории. Выполненная качественная оценка информации даёт возможность перейти к следующему этапу.

 

Компьютерное моделирование помогает обработать и интерпретировать собранную информацию. Следует сразу сказать о том, что интерпретация геофизических материалов в целях выделения геопатогенных зон на базе обычных физико-геологических моделей невозможна. Они не учитывают, во-первых, очень важный информационный аспект воздействия геопатогенных зон, во-вторых, – их временную изменчивость.

 

Компьютерное моделирование с целью выделения геопатогенных областей выполняется на базе многомерного анализа собранной информации, прежде всего геофизических полей.

 

Выделяются обычно три группы совместной обработки:

– геофизическая и геодезическая информация;

– данные о тектонике, в том числе результаты дешифрирования аэрофотоматериалов и спутниковых съёмок;

– данные об авариях, аномальных явлениях и медицинская статистика.

 

Основой компьютерного моделирования является многомерный статический анализ карт, отражающих региональную изменчивость гравитационного поля, магнитного поля, рельефа и градиентов скоростей тектонических движений (по данным нивелировок госсети), как индикаторов изменений напряжённо-деформированного состояния больших участков земной коры.

 

Для моделирования карты указанных полей м-ба 1:500000 регион работ разбивается равномерно сетью с шагом 5х5км, и значения полей в узлах сети используются для анализа. Задача анализа и сопоставления этих полей решается с использованием программ классификации и распознавания. В качестве критерия разбиения на первом этапе работ принимается степень различия многомерных распределений исходных полей (средних, дисперсий и ковариаций) в аномальных областях.

 

Можно использовать такую последовательность работ: поиск области в пределах изучаемой площади, характеризующейся наиболее аномальными свойствами по комплексу входных данных; определение коэффициентов решающего правила, соответствующего этому варианту расчленения; определение принадлежности всех отдельно взятых точек площади двум альтернативным классам на основе вычисления значения решающего правила в каждой точке; построение карты изолиний решающего правила, которую можно рассматривать как карту комплексного параметра, показывающего степень близости характеристик физических полей к граничному уровню между нормальными и аномальными областями.

 

На полученной таким образом карте комплексного параметра наибольший интерес в отношении возможной локализации геопатогенных зон и областей представляют границы перехода из нормальных в аномальные области и участки «стыков» областей различной ориентировки. Как правило, к таким участкам приурочено отсутствие многомерной корреляции физических полей различной природы и их временная и пространственная возмущённость. Как показывает опыт, на таких участках существенно осложняются условия хозяйственной деятельности, высока чувствительность среды к техногенным воздействиям, велико влияние среды на физическое и психологическое состояние человека.

 

Отсюда вытекает возможность идентификации выделенных областей и зон (по данным геофизики и геодезии) с использованием данных о промышленных и транспортных авариях и медицинской статистики, сведённых в специальные карты.

 

Следующая группа данных, используемых для идентификации геопатогенных областей – данные спутниковой или аэрофотосъёмки о тектонической нарушенности картируемых площадей.          Кроме того, возможно применение фрактальных моделей. Фрактальная (нецелая) размеренность характеризует диссипацию энергии в среде. Фрактал связывает статистические свойства среды в данном масштабе (или поле) со статистическими свойствами в другом масштабе (поле). Между результатами изучения объекта в различных физических полях есть определённая корреляция. В геопатогенной зоне нарушаются обычные связи геофизических полей, изменяется их структура, соответственно меняется размеренность фрактальной модели среды.

 

Эффективно использование метода накопленных сумм, т.е. по существу сопоставление векторных интегральных характеристик одного или нескольких физических полей (например, поля электросопротивлений и поля скоростей волн). Если имеются данные мониторинга, это позволяет выяснить и временные вариации интегральных соотношений. Геопатогенные зоны свойством эргодичности не обладают, нельзя заменить усреднение по ансамблю усреднением по времени; отсюда критерий их выделения.

 

Итогом компьютерного моделирования является составление синтетических карт, построенных на базе карт корреляции геофизических полей, карт энтропии тектонической нарушенности и карт данных об авариях и медицинской статистики. Программа построения синтетических карт на ЭВМ разработана в АО ФРОМ (М.Э.Аронзон).

 

Построенная в результате компьютерного моделирования синтетическая карта отражает локализацию и некоторые свойства геопатогенных зон и областей и служит основанием для выделения ключевых участков и маршрутов при проведении полевых работ. Ключевые участки выбираются, как правило, в пределах аномальных областей, выделенных на этапе предварительной обработки и компьютерного моделирования, а маршруты полевых работ выходят за пределы их областей.

 

Принцип выбора и компенсирования методов здесь такой: чем крупнее масштаб изучения и меньше размер геопатогенных зон, тем разнообразнее геофизические и другие методы, которые могут быть использованы при идентификации и картировании. Полевые работы при обзорном и мелкомасштабном картировании геопатогенных зон включают:

– аэрогеофизические работы (гравиметрические и магнитные измерения);

– эманационная (радоновая) съёмка;

– эмиссионная съёмка маршрутная;

– аэробиолокационная съёмка;

– наземная биолокационная съёмка маршрутная.

 

Инструментальные методы изучения геопатогенных зон применяются обязательно в комплексе с биолокацией (подробнее можно почитать в статье «Картирование геопатогенных зон и областей»).

 

В результате картографического моделирования составляется основная и несколько вспомогательных карт специального назначения. Основная обзорная карта должна отображать локализацию геопатогенных областей и зон, общую их конфигурацию, некоторые свойства геопатогенных областей и условно – основные особенности их структуры (проявление тех или иных особенностей геофизических полей, тектонической активности, гидрогеологических флуктуаций). Дополнительная информация (в основном медико-биологическая и социально-экономическая) приводится на вспомогательных картах специального назначения.

 

Геопатогенные области по свойствам необходимо подразделить на несколько типов, выделить на карте критические области (где уже имели место катастрофические ситуации, крупные аварии с серьёзными последствиями), напряжённые области (с высокой степенью технического, технологического и строительного риска, неблагоприятной медицинской статистикой) и потенциально опасные области. Сводка собранной информации оформляется в виде пояснительной записки к карте.

 

В качестве примера привожу обзорную схему геопатогенных областей горноскладчатого Урала и прилегающих территорий. В основу составления этой карты положен многомерный анализ следующих геофизических полей региона: магнитного, гравитационного, градиентов скоростей вертикальных тектонических движений, рельефа. Использованы материалы сейсмики и электроразведки, а также данные об авариях; применён биолокационный контроль. Использованы основные положения изложенной выше методики. Карта составлялась в 1990-1996гг. и прогнозный аспект её частично подтвердился в последующие годы (рис.1).

 

Отмеченные на схеме области отличаются очень широким спектром геологических процессов, в том числе техногенно инициированных.

 

Картирование геопатогенных зон и областей – далеко не единственное направление деятельности ООО «Геостройком». Особого внимания заслуживает наработанный опыт в области инженерной сейсморазведки (грунтов) как метода оценки строительного риска.

 

При изучении грунтов для строительства обычно используются следующие инженерно-геофизические методы:

– сейсморазведка малоглубинная, методом преломлённых и отражённых волн, с ударным возбуждением колебаний;

– сейсмотомография;

– электроразведка методами вертикального электрозондирования, дипольного профилирования и серединных градиентов;

– георадарное профильное зондирование;

– заверочное бурение.

 

Сейсморазведочные исследования позволяют построить разрезы грунтов, на которых отражено строение грузовой толщи, характер залегания грунтов с различными скоростями распространения упругих волн. Эти данные позволяют оценить состояние и свойства грунтов по глубине.

 

Эффективность инженерной сейсморазведки по сравнению с обычными изысканиями для строительства (бурение «конвертом», отбор образцов, лабораторные исследования), заключается в ряде преимуществ:

– детальность выше, чем при обычных изысканиях;

– оценка свойств грунтов в массиве;

– учёт конкретных условий участка строительства при оценке свойств грунтов (что в нормальных таблицах не учитывается);

– технологичнее и быстрее проводятся исследования грунтов.

 

Кроме уже указанных особенностей, эффективность инженерной сейсмики состоит в том, что с её помощью можно оценить не только состояние и свойства грунтов, но и деформационно-прочностные характеристики строительных конструкций.

 

Помимо оценки состояния и свойств грунтов для целей строительства, инженерная сейсморазведка, совместно с другими геофизическими методами может использоваться для оценки геопатогенных и геовитагенных зон, и как технологичный и эффективный метод при составлении карт техногенных отложений, карстово-суффозионных явлений, карты опасных природных и техногенных процессов. 

 

Подробнее об этом и других интересных наработках компании в следующих номерах журнала.

 

Александр Сергеевич ЗАЙЦЕВ

Марина Элеозаровна АРОЗНЗОН

 

ООО «Геостройком»

123243, г. Москва,

ул. Садово-Кудринская, д. 7, стр. 22

тел./факс: 8 (495) 244 0178,

8 (495) 396 1862,

8 (499) 252 0136

www.geostroycom.ru


ПРЕДЛОЖЕНИЕ О СОТРУДНИЧЕСТВЕ от журнала ТОЧКА ОПОРЫ

Предложение о сотрудничестве


Приглашаем вас принять участие в публикации интервью / статьи / новости о вашей компании в номерах российского делового журнала ТОЧКА ОПОРЫ.

Если вы хотите:

  • достойно представить свой бизнес;
  • сообщить о новых направлениях вашей деятельности;
  • заявить о себе как о преуспевающем игроке на рынке;
  • поделиться успехами, достижениями, опытом;
  • найти потенциальных покупателей своей продукции;

то мы будем рады вам помочь!

Закажите размещение в печатной версии журнала ТОЧКА ОПОРЫ, и ваша статья БЕСПЛАТНО появится на страницах электронной версии. А это значит, что о вашей компании узнает огромное количество интернет-пользователей и ваших потенциальных покупателей!

Также мы предлагаем:

  • Размещение баннерной рекламы на сайте;
  • Размещение вашей статьи/новости в ежедневной новостной рассылке с количеством подписчиков 17 тыс.
  • Размещение вашей новости/статьи/заметки/интервью/видеоинтервью на сайте

РЕКЛАМА В ЖУРНАЛЕ

РЕКЛАМА НА САЙТЕ

АРХИВ ЖУРНАЛА

№290 Февраль 2024
тема: строительство

 

22032024 помним