Лекция ИИвС 4 Геологические пр. ЭНДОГЕННЫЕ

1.

Геологические процессы

2.

• Геологические процессы являются одним из важнейших компонентов
инженерно-геологических условий.
• Они постоянно видоизменяют земную кору и ее поверхность, приводя к
разрушению и одновременно созданию горных пород.
• «Инженерная геология изучает динамику верхних горизонтов земной
коры в связи с инженерной деятельностью человека» (И.В. Попов,
1959).
• Динамика этих горизонтов проявляется в:
• развитии эндогенных и экзогенных процессов;
• изменении строения, состава, свойств и состояния массивов грунтов;
• изменении режима подземных вод;
• постоянном преобразовании форм рельефа;
• активизации естественных геологических и возникновении новых
инженерно-геологических процессов под влиянием строительной и
хозяйственной деятельности человека.

3.

• Любой геологический процесс проявляется как изменение свойств и
структур литосферы во времени (Г.К. Бондарик, 1981).
• Экзогенный геологический процесс можно определить как движение
приповерхностной геосистемы в физическом времени, обусловленное
ее взаимодействием с внешними средами или взаимодействием между
элементами системы» (Г.К. Бондарик, 1981).

4. И.П. Иванов, Ю.Б. Тржцинский «Инженерная геодинамика», 2001.

• «Геологический процесс следует рассматривать как движение
(изменение) геологической среды во времени в результате ее
взаимодействия с внешними средами или между элементами
(компонентами) самой геологической среды».
• «Геологический процесс – это последовательная смена состояний
геологической среды, характеризующих ее структуру и свойства в
определенный момент времени».

5.

• Геологические процессы зависят от пород, они обусловлены
подземными водами и рельефом.
• С другой стороны, геологические процессы приводят к изменению
состояния горных пород, рельефа и режима подземных вод.
• Условия и факторы развития современных геологических процессов:
• Под условиями образования геологического процесса понимается:
«фиксированный набор структур и свойств литосферы, необходимый
для его возникновения и развития. Область литосферы, где эти условия
существуют, называется областью с неустойчивой структурой по
отношению к данному процессу» (Бондарик, 2007).
• а) закономерности геологического строения массива;
• б) состав, свойства, строение и состояние грунтов, их слагающих;
• в) рельеф территории;
• г) мерзлотно-гидрогеологические условия в пределах криолитозоны (80%) и
гидрогеологические условия вне ее;
• д) современные эндо- и экзогенные геологические процессы, включая
современные тектонические движения, вулканизм и сейсмичность.

6. Факторы развития современных геологических процессов

• Под фактором понимается «причина, движущая сила какого-либо
процесса или явления, определяющая его характер или отдельные
его черты» (БСЭ, Т.27, 1977)
• «Под факторами геологического процесса (природного или
техногенного) понимается набор воздействий, под влиянием которых
возникает и развивается процесс, происходит разрушение
геологической среды и переход к новому равновесному ее
состоянию» (И.П. Иванов, Ю.Б. Тржцинский «Инженерная
геодинамика», 2001).
• Фактор одновременно может быть условием развития процесса,
например – подземные воды.

7. Факторы развития современных геологических процессов

• Подразделяются 2 группы (И.В. Попов):
• 1) Региональные геологические факторы – прямо или косвенно
управляются тектоническим развитием земной коры и ее современной
тектонической жизнь (равнины и горно-складчатые области).
• 2) Зональные геологические факторы – прямо или косвенно зависят
от климатических условий.
• Помимо естественных природных факторов на современное состояние
и динамику верхних горизонтов земной коры существенное влияние
оказывают антропогенные (техногенные) факторы. В подверженных
техногенному воздействию верхних горизонтах земной коры возникает
комплекс антропогенных (техногенных, инженерно-геологических)
процессов, приводящих к изменению природной обстановки.

8. Факторы развития современных геологических процессов

• Все факторы, обуславливающие развитие ГП по отношению ко
времени и по применению к долговременным и кратковременным
прогнозам подразделяются на 3 группы (ВСЕГИНГЕО)
• 1) Неизменные во времени - геологическое строение (структурные,
стратиграфические, литологические особенности) и
геоморфологические условия (общий характер, морфология, генезис и
возраст рельефа).
• 2) Медленно изменяющиеся – новейшие тектонические движения
(горизонтальные, вертикальные) и климатические условия.
Определяют общую тенденцию развития ГП.
• 3) Быстро изменяющиеся – метеорологические (атмосферные осадки,
температура, ветер и др.), гидрологические (расходы и уровни воды в
реках, уровни воды и волнение в озерах и морях и др.), сейсмические
условия и хозяйственная деятельность человека.

9. Факторы развития современных геологических процессов

• Факторы, определяющие формирование современных геологических
процессов, по отношению к пространству разделяются на:
• глобальные,
• региональные и
• локальные.
• Среди действующих факторов есть такой, «который играет главную
роль в формировании явления и его можно назвать основной
причиной или спусковым механизмом проявления процесса»

10. Классификации геологических процессов

• Существуют:
• общие классификации: охватывают все процессы на Земле;
• региональные – процессы, развитые в регионе;
• частные – для одного процесса;
• специальные – оценка процессов применительно к конкретным
сооружениям (жилые здания – осадки, изменения движения
подземных вод по сооружением и т.д.)

11. Общие классификации

• Существует множество классификаций.
• Составлялись более 80 лет, но единой инженерно-геологической
классиками современных геологических и инженерно-геологических
процессов нет.
• Основание общих классификаций служит генетический принцип.
• Геологические процессы подразделяются на: эндогенные и экзогенные.
• Эндогенные процессы - вызваны влиянием внутреннего тепла Земли и
гравитации.
• Экзогенные процессы - обусловлены действием силы тяжести и
солнечной энергии.

12. Классификация физико-геологических явлений (Ф.П. Саваренский, 1937)

• 1. Явления, связанные с деятельностью поверхностных вод (морей,
озер, водохранилищ, рек, каналов)
• 1) подмыв берегов и их обрушение (морская и речная абразия)
• 2) размыв склонов (овраги)
• 3) сели (муры)
• 2. Явления, связанные с деятельностью подземных и поверхностных
вод:
• 4) болота, 5) просадки, 6) карст
• 3. Явления, связанные с деятельностью подземных и
поверхностных вод на склонах:
• 7) оползни,
• 4. Явления, связанные с деятельностью подземных вод:
• 8) суффозия, 9) плывуны,
• 5. Явления, связанные с деятельностью ветра:
• 10) развевание и навевание,

13. Продолжение:

• 6. Явления, связанные с промерзанием и оттаивание грунта:
• 11) промерзание почвы и пучинность,
• 12) вечная мерзлота и ее проявления,
• 7. Явления, связанные с внутренними силами в горных породах:
• 13) осадки, сжатие, разбухание
• 8. Явления, связанные с внутренними силами Земли:
• 14) сейсмические явления
• 9. Явления, связанные с деятельностью человека:
• 15) поверхностные и подземные деформации при искусственных
подземных и глубоких выработках

14. Классификация экзогенных геологических процессов (И.В. Попов, 1959)

• 1. Явления, связанные с действием факторов выветривания.
• 2. Явление, связанные с действием силы ветра (абразия, эоловые
процессы).
• 3. Явления, связанные с действием веса текучих вод (смыв, эрозия)
• 4. Явления, связанные с действием веса текучей воды, взвешенных и
влекомых ею составляющих твердого стока (сели)
• 5. Явления, связанные с действием веса пород (обвалы, осыпи, оползни)
• 6. Явления, связанные с действием силы гидродинамического давления
и веса подземных потоков вод (суффозия)
• 7. Явления, связанные с силами, развивающимися при замерзании и
оттаивании подземных вод (мерзлотные деформации, наледи,
пучины)

15.

16. Степень опасности:

• Выделено 6 категорий:
• 1. Практически отсутствует опасность
• 2. Незначительно опасные
• 3. Малоопасные
• 4. Умеренно опасные
• 5. Весьма опасные
• 6. Чрезвычайно опасные
• Наиболее опасные участки – в южной части (Кавказ)

17.

• Отличие инженерно-геологических процессов от природных
геологических процессов:
• Локальное распространение ИГ-процессов
• Интенсивные проявление ИГ-процессов

18. Методы прогноза геологических и инженерно-геологических процессов

• Прогноз современных геологических и ИГ-процессов – основная
задача инженерной геодинамики:
• Что? – по форме проявления и интенсивности,
• Где? – в пространстве
• Когда? – во времени
• Методы:
• - сравнительно-геологические
• - экспериментальное моделирование
• - расчетные

19. Эндогенные геологические процессы

20. Эндогенные геологические процессы

• - это процессы, вызванные в основном внутренними силами
Земли и происходящие, с основном, внутри нее – в коре,
мании и ядре.
• Обусловлены энергией, возникающей в недрах Земли,
действием силы тяжести и силами, возникающими при
вращении Земли, стремлением к изостатическому
равновесию.
• К эндогенным процессам относятся:
• вулканизм – извержения вулканов, лавовые потоки,
• тектонические движения земной коры:
• эпейрогенические колебания (медленные поднятия или опускания
обширных площадей, не вызывающие изменения их структуры),
• медленные складчатые и разрывные тектонические движения, чаще
дифференцированные (орогенные),
• сейсмическая активность.

21. Прикладное значение изучения тектоники

• Данные изучения новейших и особенно современных движений
и сейсмичности необходимо учитывать при строительстве
ответственных сооружений.
• Данные неотектоники имеют первостепенное значение при
оценке сейсмической опасности, при составлении карт
сейсмического районирования и прогноза землетрясений.

22.

• Магма - это расплавленное вещество земной коры.
• Она образуется при высоком давлении и температуре, содержит
в своем составе соединения с кремнеземом (Si) и кислородом (О)
и летучие вещества, присутствующие в виде газа (пузырьков),
либо растворенные в расплаве.
• При затвердевании магматического расплава он теряет летучие
компоненты (образуется лава), поэтому горные породы гораздо
беднее последними, нежели магма.

23.

• Магма - это флюидно-силикатный расплав, состоящий из нелетучих
главных окислов: SiO2, TiO2, А12O3, Fе2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O, по
объему составляющих 90-97 %.
• Летучие компоненты в магме представлены СO2, H2, H2O, F2, В и др.
• Оксид углерода, водород, вода легко (раньше всего) отделяются от
расплава, способствуя образованию "сухих" магм.
• Фтор и другие летучие компоненты накапливаются в расплаве, так как
они трудно отделимы от него.

24. ВУЛКАНИЗМ

25. Вулканизм-

Вулканизм• - это комплекс явлений, связанных с излиянием и выбросом
магматического вещества на поверхность Земли, в атмосферу или дно
океанов по трещинам в земной коре или трубообразным каналам —
жерлам.
• На суше магма извергается, как правило, через жерла, вокруг которых
вырастают горы конусообразной формы — вулканы.
• Характер извержения определяется составом расплава, его температурой,
давлением, концентрацией летучих компонентов и другими параметрами.
• Извержение – это процесс появления магмы или вулканических
продуктов на поверхности Земли.
• Одной из самых важных причин извержений магмы является ее
дегазация. Именно газы, заключенные в расплаве, служат тем
"движителем", который вызывает извержение. Масса газа 3-4 % от веса
извергаемого пирокластического материала.
• Благодаря вулканизму в течение геологической истории сформировались
внешние оболочки Земли.

26. Вулканология

• изучает строение вулканов, закономерности распространения,
параметры очагов, причины извержений, влияние извержений на
климат и др.
• Основной причиной вулканизма является перемещение вещества
внутри Земли.
• Вулканизм является проявление различных процессов, связанных с
мантийной конвекцией и движением плит.

27. Вулкан

• - это место, в котором магма достигает поверхности земли.
• В Италии остров Вулкано.
• Индекс деструктивности – десятичный логарифм площади,
покрытой по время извержения лавой, пирокластическими и
грязевыми потоками или слоем тефры более чем 100 кг/м2.
• Чем длиннее период покоя вулкана, тем более мощным может
быть его извержение. С объемом продуктов в 1 км3 – бывают в
среднем раз в 500 лет, в 10 км3 – раз в 5000 лет, в объемом более
100 км3 - раз в 50000 лет.

28. Вулканы

• На Земле 1300-1500 наземных вулканов (менее 10 тыс. л.н.)
• Ежегодно извергается около 70 вулканов
• Постоянно извергается 10-15 вулканов (3-4 – на Камчатке)
• Пока не посчитаны подводные вулканы.
• Приурочены в основном к срединно-океаническим хребтам и
зонам субдукции.
• Общая средняя «производительность» – 3-6 млрд т
извергаемого вещества в год.
• Главную опасность для жизни представляют лавовые потоки,
грандиозные оползни, боковые взрывы, большие скопления
выброшенной тефры и быстро двигающиеся
пирокластические и грязевые потоки.

29. Области современного вулканизма

• Кавказ, Южно-Байкальская, ряд Забайкальских,
Дальневосточных, Северо-Восточных. Главной областью
является Курило-Камчатская.
• Вулканическая деятельность на территории России связана с
молодыми горными сооружениями, обрамляющими Россию с
юга, юга-востока и востока.
• Камчатка и Курильские острова, приуроченные к зоне
перехода океан-континент, являются самыми обширными на
территории РФ регионами массового проявления молодого
вулканизма и сосредоточения всех действующих вулканов.
Вместе они составляют Курило-Камчатскую вулканическую
область, пространственно совпадающую с звеном системы
островных дуг Северо-Западной Пацифики.

30.

31.

• В Курило-Камчастком вулканическом поясе насчитывается 68
действующих вулканов, или 12% от общего числа действующих
наземных вулканов мира.
• Средний вес изверженных за год продуктов – 240 млн. т, что
составляет 16-17% от веса изверженных продуктов всех
наземных вулканов мира.
• Длина цепи действующих вулканов – 700 км.
• На Камчатке – 29 действующих вулканов.
• Известнейшие вулканы: Ключевская сопка, Шевелуч, Толбачик,
Безымянный, Авачинский, а также – Долина гейзеров.

32. Вулкан Шивелуч (Камчатка)

33. Вулкан Ключевская сопка (Камчатка), высота 5 км, стратовулкан

34. Курило-Камчатский вулканический пояс

• Вулкан Ключевская сопка (Ключевской) – крупнейший действующий
вулкан Евразии и один из крупнейших в мире. Высота 4700-4800 м (в
зависимости от заполнения вершинного кратера).
• Поставляет на поверхность Земли 60 млн т базальтов в год (2,5% от всех
вулканов). Его продуктивность в 35 раз больше средней для вулканов
суши.
• Вулканы Камчатки выносят силикатные расплавы вещества коры и
верхней мантии – базальты, андезито-базальты, андезиты, дациты.
• Вулканизм Камчатки начался в меловом периоде. Усиленный вулканиз –
в течение последних 2-2,% млн. лет.
• В четвертичное время на Камчатке образовались два вулканических
пояса: один приурочен к срединному хребту Камчатки, другой – к
Восточной Камчатке.
• За последние 40-50 тыс.л. на Камчатке возникли около 4000 различных
по размерам и происхождению вулканических образований. Наиболее
заметные - пирокластические стратовулканы.

35.

• Жидкие вулканические продукты представлены лавой - магмой,
вышедшей на поверхность и уже сильно дегазированной.
• Термин "лава" произошел от латинского слова "лавер" (мыть,
стирать)
• Главные свойства лавы -химический состав, вязкость,
температура, содержание летучих - определяют характер
эффузивных извержений, форму и протяженность лавовых
потоков. Шире всего распространены основные - базальтовые
лавы

36. Север Кавказского региона

• Севернная часть Большого Кавказского хребта относится к одному из
наиболее активных в геодинамическим плане регионов России.
• В конце 20 в. - произошла сейсмическая активизация и резкая
активизация грязевого вулканизма на Тамани и в Дагестане.
• Сейсмическая активность в последнии десятилетия распространилась к
северу от Малого Кавказа.
• В европейской части РФ к потенциально действующим относится вулкан
Эльбрус, у которого не было сильных эксплозивных извержение 17001800 лет и вулкан Казбек (извергался около 6000 л.н. по данным
радиоуглеродного датирования).
• Двухвершинный вулкан Эльбрус – высочайшая вершина Европы (5642,7
м).
• В истории Эльбруса выделена циклы развития: докальдерный,
кальдерный, который начался с мощного эксплозивного извержения, и
посткальдерный, в результате которого сформировался современный
стратовулкан Эльбрус.
• Лавовые потоки вулкана Эльбрус состоят из дацитов, туфовые горизонты
– риолитов.

37.

Эльбрус

38. Север Кавказа – вулкан Эльбрус

• Высокий вулкан Эльбрус и гигантская Эльбрусская кальдера –
крупнейший на Кавказе центр оледенения.
• Обширный снежно-ледовый покров (площадь 139 км2, объем
льда около 6 км3) делает вулкан Эльбрус более опасным, т.к. к
извержению добавится опасность от образования лахаров и
крупномасштабных наводнений, образования подпруженных
озер и т.д.
• Ледники питают многие реки и ручьи. В средней и нижней части
долины крупные водохранилища – Джегутинское и
Краснодарское. Доказана возможность катастрофических
обвалов и быстрых подвижек ледников на вулкане Эльбрус в
будущем.
• Период повторяемости сильнейших землетрясений составляет
1500-1900 лет, вулканических извержений – 1000-2000 лет,
причем отсутствует синфазность этих явлений.

39. Горное обрамление озера Байкал

• Включает ряд обособленных областей новейшего вулканизма –
Токинскую, Удоканскую, Витимскую и крупнейшую – ЮжноБайкальскую.
• Входят в состав Центрально-Азиатской позднекайнозойской
вулканической провинции, типично внутриплитной.
• Представлена лавовыми полями, возникшими в последние 5 млн
лет., продолжается до настоящего времени.
• Формирование началось в позднем олигоцене, наибольшего
размаха достигла в раннем миоцене – было сформировано лавовое
плато (500 м мощности).
• Закономерности проявления вулканизма – многоимпульсной
характер излияний, отдельные фазы вулканизма разделены
интервалами затишья.
• Этот регион следует рассматривать как вулканически опасный.

40. Классификация вулканических извержений:

• эффузивные (путем спокойного излияния лавы),
• эксплозивные (взрывное – мгновенное вскипание магмы, наиболее
опасное) и
• экструзивные (если магма вязка, температура невысока – происходит
медленное выдавливание – в. Безымянный, Шивелуч, часто в
рифтовых зонах).
• Способ и скорость отделения летучих компонентов определяет три
главные формы извержений: эффузивные, эксплозивные и
экструзивные.
• По среде: наземные и подводные.
• По продолжительности: кратковременный (ограничивается одним
событием) и долговременный (растянут на многие сутки или месяцы).
• Один цикл от другого может отделяться стадией поствулканического
режима, длящегося 10-ки и 100-ни лет.

41.

Эффузия

42.

Эксплозивные извержения
Извержения с большим количеством пепла и бомб

43. Вулкан Пинатубо (Филиппины) – эсплозивное извержение пепла, 1991 г.

44.

• В общем виде вулканы подразделяются на линейные (центральные)
и центральные.
• Линейные вулканы, или вулканы трещинного типа, обладают
протяженными подводящими каналами, связанными с глубоким
расколом.
• Как правило, из таких трещин изливается базальтовая жидкая магма,
которая, растекаясь в стороны, образует крупные лавовые покровы.
• Вдоль трещин возникают пологие валы разбрызгивания, широкие
плоские конусы, лавовые поля. Часто трещины возникают
параллельно друг другу.

45. Типы вулканических построек

Вулканы трещинного (А) и щитового центрального (Б) типов

46.

Схема строения стратовулкана:
1- кальдера на вершине, 2- вершинный конус, 3- побочные лавовые вулканы, 4экструзивный конус на склоне, 5- основной конус вулкана с чередованием лавовых
потоков и туфовых покровов, 6- более ранние кислые туфы в вулканотектонической
впадине, 7- периферический магматический очаг.

47.

• Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий
трубообразный канал, или жерло, ведущее к поверхности от
магматического очага.
• Жерло оканчивается расширением, называемым кратером, который
по мере роста вулканической постройки перемещается вверх.
• Кратеры меняют свою форму и размеры после каждого извержения.
• У вулкана центрального типа кроме главного кратера могут быть и
побочные, или паразитические, кратеры, расположенные
эксцентрично на его склонах и приуроченные к кольцевым или
радиальным трещинам.

48. Классификация вулканических извержений:

• Генетическая классификация вулканических извержений основана на
составе магмы и лавы. Выделяют 4 категории:
• Эффузивная (наземная и подводная) - с преобладанием жидкой лавы;
• Пирокластовая – с преобладанием твердых продуктов извержения;
• Эксплозивная – газо-взрывная.
• Типы называются по вулкану, извержение которого является образцом.
• Эффузивные наземные извержения проявляются на побережьях
континентов (вдоль зон глубинного корово-мантийных разломов) и
связаны с основной, базальтовой магмой.
• Трещинные извержения исландского типа на территории РФ
наблюдаются на Камчатке (29 вулканов, расположенных вдоль
разломов параллельно берегу океана).
• Извержения камчатских вулканов очень разнообразны и относятся в
основном к пирокластовой категории.

49. Извержение на Гавайях (базальтовые лавы)

50. Подушечные лавы (пиллоу-лавы)

Образуются при подводных
и подлёдных извержениях
(как правило, при
небольшой скорости
излияния). Наиболее
распространенный тип
лавы на Земле.

51. Вулканический рельеф

• Вулканические шлаковые конуса

52. Вулканические бомбы

53. Вулканические продукты

Слезы Пеле
Волосы Пеле
Вулканический
песок

54. Извержение вулкана Везувий

• Произошло в 79 году н.э.
• Погребены под вулканическими
отложениями города Помпеи,
Геркуланум и Стабия

55. Извержение вулкана Мон-Пеле

• Малые Антильские острова
• Произошло 8 мая 1902 г.
• Погибло 28 тыс. чел. – население города СенПьер
Формирование экструзивных куполов с
образованием «палящих туч» пирокластических потоков

56. Особый тип: газовые извержение

• Вулкан Горелый 2010-2014 гг.

57. Поствулканическая (фумарольная) стадия

• Характеризуется ослабление вулканической деятельности, на
поверхность выходят газово-паровые струи и горячая вода.
• По мере удаления от очага пары воды преобразуются в выбросы
горячей, сильно минерализованной воды в виде горячих источников.
• Источники бывают постоянно действующими или периодическими
(гейзерами). Вокруг гейзеров образуются отложения в виде пористых
или кремнистых туфов. Долина гейзеров.

58. Гейзеры

59. Последствия извержений вулканов:

• 1) прямое воздействие на окружающую среду извергающихся
вулканических продуктов (лавовые потоки, грязевые потоки, пеплов и
т.д.);
• 2) воздействие газов и тонких пеплов на атмосферу и на климат;
• 3) воздействие тепла продуктов вулканизма на лед и снег, часто
покрывающие вершины вулканов, что приводит к катастрофическим
селям, наводнения и лавинам;
• 4) вулканические извержения часто сопровождаются землетрясениями.
• Особенно долговременны и глобальны воздействия на атмосферу и
климат Земли. Выбросы пыли и газов (особенно при эксплозивных
извержениях) могут достигнуть стратосферы и вызвать
катастрофические изменения климата (похолодание)
• По масштабам воздействия на атмосферу (эмиссия SO2, CO2, H2O, НCl)
вулканические извержения значительно превосходят антропогенное
влияние, хотя и действую кратковременно.

60. Методика ИГ-изучения и прогнозирования развития вулканической деятельности

• Районирование областей вулканической опасности – выделение районов
разной степени опасности в зависимости от возможности возникновения
вулканических извержений и их последствий: лавовых потоков,
пирокластических потоков, вулканических бомб, выпадения тефры,
обломочных лавин и обрушения склонов вулканов, направленных
взрывов, грязевых потоков, вулканических землетрясений, вулканических
газов, заражения питьевой воды.
• Методы прогноза: долгосрочные, среднесрочные, краткосрочные
(оперативные).
• В основе прогнозирования лежит изучение и понимание
закономерностей вулканического процессов и механизма извержений.
• Извержение – один из этапов в длительном процессе образования,
накопления и перемещения магмы в глубинных частях вулкана и выхода
ее на поверхность Земли.
• Существует предвестники извержений – геологические, геофизические и
геохимические явления, которые предваряют извержение.

61.

• На вулканический процесс кроме внутриземных оказывают влияние и
общепланетарные явления (земные приливы, неравномерность
владения Земли, тектонические явления, атмосферные осадки,
изменения атмосферного давления, сезонные изменения
температуры), а также внеземные процессы – движения планет,
солнечная активность и др.
• Долгосрочный прогноз извержений и вулканическое районирование
основаны на изучении истории развития вулкана (повторяемость
извержений в прошлом, связи извержений с космическими и
общепланетарными явлениями).
• Кратковременный прогноз – основан на анализе нарастания давления
в магматическом очаге и выводном канале вулкана перед
извержением. Наблюдают за вулканическими землетрясениями,
деформациями земной поверхности и газогидрохимическими
явлениями на вулканах.

62. Тектонические движения

63. Прикладное значение изучения тектоники

• Данные изучения новейших и особенно современных движений
и сейсмичности необходимо учитывать при строительстве
ответственных сооружений.
• Данные неотектоники имеют первостепенное значение при
оценке сейсмической опасности, при составлении карт
сейсмического районирования и прогноза землетрясений.

64.

• Под тектоническими движениями понимают механические движения
земной коры, проявлявщиеся и прошлом и в настоящее время и
поддающиеся непосредственным, в том числе интрументальным,
наблюдениям.
• Движения отражаются в рельефе земной поверхности. Они связаны с
физико-химическими процессами, проходящими на разных уровнях в
недрах Земли.
• 1968 г. – первые работы о тектонике литосферных плит (новая
парадигма).
• Земная поверхность не остается неподвижной, она "дышит". Одни ее
участки в настоящее время испытывают поднятия, другие медленно
опускаются.
• Судить об этих движениях стало возможным только всего лишь несколько
веков назад, когда начали использовать точные инструментальные
геодезические методы. Сначала это были простые наблюдения, например,
делали засечки, отметины на прибрежных скалах морей и озер.
• В настоящее время используют геодезические и геофизические методы.

65. Теория дрейфа материков

• (теория движения литосферных плит)
• Предложена в 1912 г. немецким метеорологом Альфредом
Вегенером
• 1960-е гг. – при картировании Мирового океана открыты срединноокеанические хребты.
• Гипотеза спрединга.
Пангея (335-175 млн.л.н.)

66. Тектонические движения бывают:

• Вертикальные - (Малый Кавказ поднимается сейчас со скоростью от
8 до 13,5 мм/год; складчатое сооружение Восточных Карпат 1,5-1,7
мм/год; Черноморское побережье Кавказа погружается со скоростью до
12 мм/год )
• Горизонтальные – движение литосферных плит (Австралия движется
навстречу Тихоокеанской плите со скоростью 46 мм/год. Южная
Америка сближается с Австралией со скоростью 28 мм/год; Южная и
Северная Америка в районе Карибского бассейна движутся навстречу
друг другу - 8 мм/год)

67.

• Тектонические движения разделяют на:
• - современные и новейшие движения земной коры (до 10 тыс. лет):
медленные вертикальные колебательные движения (10 мм/год),
вертикальные и горизонтальные подвижки по разломам;
• - неотектонические движения (до 35-40 млн. лет);
• - тектонические движения геологического прошлого (древнее
палеогена).
• Современный рельеф Земли сформировался в результате современных и
новейших, а также неотектонических движений. Для изучения данного
отрезка геологической истории могут быть использованы разнообразные
геоморфологические методы.
• Для устойчивости сооружений опасными являются разрывные
тектонические смещения и наклоны земной поверхности, обусловленные
перекосами блоков.

68. Примеры современных тектонических движений

• Русская, Западно-Сибирская платформенные равнины отличаются
умеренным уровнем современной геодинамики – скорости вертикальных
движений в пределах 1 см/год.
• Балтийский кристаллический щит поднимается со скоростью 1-1,5 см/год.
• Прикаспийская впадина – поднимается, Урал – опускается.
• Скорость раздвигания Североамериканской и Европейского континентов
оставляет 5 см/год, сближения Тихоокеанской и Азиатской плит – 10
мм/год.
• Расстояние между хребтами Петра Великого и Гиссарским (Таджикистан)
уменьшается на 20 мм/год
• Смещения вдоль некоторых меж- и внутриконтинентальных разломных
зон по наземным и спутниковым измерения составляет 30-9 см/год
(Талассо-Ферганский и др.), по разлому Сан-Андреас – 10 см/год.
• Горные системы межплитных шовных зон отличаются высокими темпами
горизонтальных перемещений: Альпийско-Карпатский сектор до 1,5-4
см/год к северо-северо-востоку, Крымско-Кавказский – 2-3 см/год к С-В и
т.д.

69. Схема расположения литосферных плит. Стрелки указывают направления относительного движения плит, определенные по магнитным

аномалиям морского дна и записям землетрясений: 1–2 — конструктивные границы плит: 1– срединноокеанические хребты, 2– рифты континентов, 3–4 — деструктивные границы: 3– зоны субдукции, 4–
зоны коллизии; 5 — трансформные границы; 6 —
вектор скорости раздвижения; 7 — вектор скорости сближения; 8 — вектор сдвигового смещения

70.

71. Зоны спрединга и возраст земной коры в океанах

72. Зона субдукции (активная континентальная окраина )

место, где океаническая кора погружается в мантию, с ней связана
повышенная вулканическая активность и сейсмичность

73.

АЛЬПИЙСКО-ГИМАЛАЙСКИЙ СКЛАДЧАТЫЙ ПОЯС

74. Деформации земной коры

• Под влиянием глубинных процессов происходят колебательные,
складчатые и разрывные движения земной коры.
• Вследствие колебательных движений нарушается горизонтальное
положение пластов осадочных горных пород, и образуются пологие
прогибы (синеклизы) и вздутия (антеклизы).
• Складчатые движения приводят к образованию складок,
характеризующихся антиклиналями и синклиналями.
• Складкой называется изгиб слоя без разрыва его сплошности.

75.

• В складке выделяются:
• крылья-пласты, боковые части складки, располагающиеся по обе
стороны перегиба или свода;
• ядро - внутренняя часть складки, ограниченная каким-либо
пластом;
• угол при вершине складки - угол, образованный продолжением
крыльев складки до их пересечения;
• замок, или свод,- перегиб пластов

76.

Полная складка Складка имеет следующие элементы: крылья А — боковые части складки
(в синклиналях они называются бортами); замок Б — линия перегиба, соединяющая между
собой крылья (борта); замковая часть антиклинали называется седлом

77.

78.

• Выделяются два основных типа складок: антиклинальная, в ядре
которой залегают древние породы, и синклинальная, в ядре
которой располагаются более молодые породы по сравнению с
крыльями

79.

В зависимости от положения осевой плоскости в пространстве и характера
падения крыльев складка может быть прямой (а), косой (б), опрокинутой (в),
лежачей (г)
и однокрылой, называемой моноклиналью или флексурой.

80.

• Классифицировать складки по их форме в поперечном сечении
можно, основываясь на разных признаках, например по характеру
наклона осевой поверхности.
• В этом случае выделяются складки:
• прямые (симметричные) - осевая поверхность вертикальна;
• наклонные - осевая поверхность наклонена, но крылья падают в
разные стороны, хотя и под разными углами;
• опрокинутые - осевая поверхность наклонная, крылья падают в
одну и ту же сторону под разными или одинаковыми углами;
• лежачие - осевая поверхность горизонтальная;
• ныряющие - осевая поверхность "ныряет" ниже линии горизонта.

81. РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ

• Разрывным нарушением называется деформация пластов горных
пород с нарушением их сплошности, возникающая в случае
превышения предела прочности пород тектоническими
напряжениями.
• Тектонические разрывы, как и складки, необычайно
разнообразны по своей форме, размерам, величине смещения и
другим параметрам.
• Виды разрывных форм: сброс, взброс, сдвиг, надвиг, горст,
грабен.

82.

Разрывные нарушения
1 — сброс, 2 — взброс, 3 — сдвиг, 4 — надвиг, 5 — грабен, 6 — горст

83.

Нарушение сплошности горных пород в виде разрыва

84.

Зона
разлома

85.

Проявление зоны активного разлома в современном рельефе

86. Влияние тектонических движений на развитие современных экзогенных геологических процессов

• Погружение платформенных равнин приводит к затоплению
территорий.
• В карстовых районах современные тектонические явления влияют на
расположение разноуровневых подземных карстовых форм.
• В гумидных зонах материковых платформ современные тектонические
движения являются одним из факторов, влияющих на развитие
овражной эрозии.
• Изучение неотектоники позволяет выявить участки побережий с
преобладанием процессов поднятий и интенсивной абразионной
деятельности и с преобладанием опусканий, обуславливающих
широкое развитие процессов аккумуляции.

87. Геодинамические режимы

• Тип геодианмического режима – это проявление эндогенных процессов
на определенном уровне напряженности земной коры, характеризующее
геодинамическое состояния пород: их неотектоническую нарушенность,
состояние сжатия-растяжения, частоту сотрясаемости, подверженность
разному воздействию теплового потока.
• Интенсивно-напряженные – высокая сейсмичность (10 и более баллов),
изостатическая некомпенсированность, вулканизм, высокогорный
крутосклонный рельеф, высокие растягивающие горизонтальные
напряжения (Кавказ, Забайкалье, Камчатка, Памир).
• Напряженные – сейсмичность 8-9 баллов, изостатическая
компенсированность, высокие горизонтальные напряжения, рельеф
меньше расчленен, склоны более пологие (Саяны, Восточное
Забайкалье).
• Умеренные – асейсмичность, изостатическая компенсированность,
небольшая глубина расчленения (Алтай, Урал).
• Слабые – асейсмичность, плоскогорный холмисто-равнинный рельеф
(Западно-Сибирская плита, Прикаспийская низменность).

88. Задачи изучения современных тектонических движений

• Оценка влияния разрывных и складчатых структур – поднятий,
опусканий, сдвигов, перекосов – на устойчивость сооружений.
• Оценка изменения уровня трещиноватости, механических и
фильтрационных свойств пород в зонах подвижек.
• Зона динамического влияния.
• Выявления влияний тектонических движений на развитие рельефа и
современных геологических процессов.
• Обоснование конструкций сооружений и инженерных мер защиты на
территории развития тектонических движений.
• Оценка влияния тектонических движений на НДС массивов пород.
• Увязка проявлений сейсмичности с новейшими структурами и их
дифференцированным движением.

89. Методы изучения современных тектонических движений

• Геоморфологический – перегибы в рельефе, наличие террас в речных
долинах и др.
• Геодезический – повторное высокоточное нивелирование с помощью
лазерных дальномеров, космо-геодезические методы.
• Инструментальные наблюдения – марки, наклономеры.
• Геолого-структурный – штрихи, борозды, характер заполнителя
тектонических трещин

90. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

91.

• Землетрясения - это колебания Земли, вызванные внезапным
освобождением потенциальной энергии земных недр.
• Возникают тектонические деформации земной коры или верхней
мантии, происходящие вследствие того, что накопившиеся напряжения в
какой-то момент превысили прочность горных пород в данном месте.
• Освобождение энергии сопровождается разрывом и обратимыми
деформациями, которые распространяются в виде упругих колебаний.
• Последние вызывают деформации земной коры:
• разломы, трещины, сбросы, сдвиги и др.
• оползни, обвалы и др. склоновые процессы;
• разрушение сооружений
• Землетрясение – одно из наиболее страшных природных катастроф,
уносящих десятки и сотни тысяч человеческих жизней и приносящих
огромный материальный ущерб.
• Продолжительность землетрясений от 5-6 сек до 5-6 мин.

92.

93.

• Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо – объединяет 328
из 540 действующих вулканов на Земле.
• Разлом Сан-Андреас – в Калифорнии на границе Тихоокеанской и
Северо-Американской литосферных плит: длина 1200 км.
• Землетрясение в Сан-Франциско в 1906 г. магнитудой 7,7 баллов:
горизонтальное смещение по поверхности 7 м.
• Землетрясение Лома-Приета магнитудой 7,1 баллов в 1989 г.

94.

• Крупные землетрясения сопровождаются многочисленными
жертвами среди населения, которое гибнет под развалинами
зданий, от пожаров, от возникающей паники.
• От землетрясений за историческое время погибло 13 млн. человек (что
намного меньше погибших в войнах). За последние 30 лет 20-го века
при землетрясениях погибло порядка 1 миллиона человек (примерно
33 тысячи человек в год). За последние 10 лет статистика
землетрясений показывает увеличение среднегодовой цифры до 45
тысяч жертв.
• Примеры: Ашхабад (5.10.1948 г.) – более 100 тыс. чел.; Спитак
(7.12.1988) – 28854 чел. (неофициально 55 тыс. чел.); Нефтегорск на
Сахалине (1995) – 2 тыс. чел. Для сравнения: Китай (1920) – 200 тыс.
чел, Токио и Иокогама (1923) – 150 тыс. чел., Токио (1703) – 200 тыс.
чел., японский город Неддо (1730) – 137 тыс. чел., Италия (1980) – 3100
чел., Иран (1981) – 2500 чел.

95.

• В России: 20% территории подвержено землетрясениям, более 20 млн.
человек постоянно испытывают угрозу разрушительных землетрясений.
• Огромные усилия затрачиваются на:
• предсказания возможных сейсмических толчков,
• на выделение сейсмоопасных районов,
• на мероприятия, призванные сделать промышленные и гражданские
здания сейсмостойкими, что ведет к большим дополнительным
затратам в строительстве.
• Области, где часто повторяются землетрясения и извержения
вулканов, образуют сейсмические пояса. Они совпадают с границами
между литосферными плитами.

96.

97. Причины землетрясений

• Любое землетрясение – это мгновенное высвобождение энергии за
счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором
объеме, границы которого не могут быть определены достаточно
строго и зависят от структуры и напряженно-деформированного
состояния горных пород в данном конкретном месте.
• Деформация пород происходит скачкообразно с образованием
упругих волн.
• Объем пород определяет силу сейсмического толчка и
выделившуюся энергию. Чем меньше объем очага, тем слабее
толчки.

98. Гипоцентр и эпицентр

• Гипоцентром, или фокусом землетрясения называют область, где
возникает процесс разрушения, это условный центр очага на глубине,
• Эпицентр – проекция гипоцентра на поверхность Земли.
• Область на поверхности Земли, где наблюдаются сейсмодеформации,
называется плейстосейстовой областью.
• Ежегодно на земном шаре регистрируется около 1 млн землетрясений,
большинство из них не ощущается человеком, только около 100 из них
можно отнести к разрушительным и только 1 землетрясение магнитудой
более 8 баллов.
• В зависимости от глубины гипоцентра различают:
• 1) мелкофокусные землетрясения – до 70 км, 2) среднефокусные – 70-300
км, 3) глубокофокусные – 300-700 км. Глубже 720 км не было
зафиксировано ни одного очага.
• Чаще очаги землетрясений находятся на глубине 10-30 км, т.е. в нижней
части литосферы.
• Главному толчку часто предшествуют локальные форшоки, а после
главного удара следуют афтершоки.

99.

Плейстосейстовая область

100. Сейсмические волны

• В результате землетрясения из гипоцентра распространяются волны упругие колебания:
• Продольные (объемные сжатия-растяжения, во всех средах) Р-волны
(primary – первоначальный).
• Распространяются в любой среде со скоростью от 500-1000 м/сек в песках
до 5-7 км/сек в гранитах, в воде – 1,5 км/сек, в воздухе – 330 м /сек. Рволны при выходе на поверхность земли создают звуковые волны при
частоте более 15 Гц.
• Поперечные (сдвиговые, изменение формы, только в твердых). S-волны.
• При распространении сдвигают частицы под прямым углом к
направлению своего пути. Они не распространяются в жидкостях и газах,
т.к. их модуль сдвига равен 0. Скорость Vs в 1,7 раза меньше Vp. Период
волн от долей сек до 5 сек.
• Поверхностные волны (волны Релея и Лява). L-волны
• Наблюдаются только на поверхности Земли. Волны Релея - частицы
движутся перпендикулярно распространению волны. Волны Лява –
частицы движутся по траектории в форме эллипса.

101.

• Волны отличаются по скорости распространения.
• В скальных грунтах продольные волны имеют скорость в 1,73 раза
больше.
• По скорости затухания: продольные и поперечные волны быстро
затухают. Поверхностные волны могут пройти по всей поверхности
земного шара не один раз.
• Частота колебаний сейсмических волн от землетрясения 0,5-5 герц
(взрыв атомной бомбы 40-50 герц).

102.

• Поверхностные волны, подобны ряби на поверхности воды, скорость их в
2 раза ниже Vs.
• Они затухают быстрее на расстоянии, но не менее опасны. Эти волны не
всегда понятным образом воздействуют на сооружения.
• Очаг излучает широкий спектр колебаний с периодами от долей секунды
до десятков сек. Колебания распространяются во все стороны в недрах
Земли и быстрее спутника (примерно за 20 мин) достигают
противоположной точки Земного шара.
• Колебания сильно ослабевают при удалении от очага. Удаление в 2 раза
снижает энергию в 10-20 раз, а удаление в 10 раз снижает энергию в
тысячи раз. Соответственно, с расстоянием убывает и амплитуда
колебаний.
• Даже при очень сильных землетрясениях (10-12 баллов) на расстоянии
200-500 км нет угрозы зданиям и населению.

103. Распространение землетрясений

• Землетрясения связаны с участками земной коры, в которых
проявляются новейшие дифференцированные
тектонические движения.
• Два главных сейсмических пояса мира –
• Средиземноморский, от берегов Португалии до Малайского
архипелага (коллизия Евроазиатской плиты с Индийской, Аравийской
и Африканской плитами) и
• Тихоокеанский, кольцом охватывающий берега Тихого океана и
связанный и системой глубокофокусных желобов (обусловлен
субдукцией).
• В пределах материков эпиплатформенные орогены типа ТяньШаня и рифты Восточной Африки, Красного моря, Байкальской
системы и др.
• В пределах океанов сейсмической активностью отличаются
срединноокеанические хребты.

104.

105.

106. Оценка силы землетрясения

• Показатели силы землетрясений:
• в очаге – энергия землетрясения Едж, энергетический класс К=logE,
магнитуда М
• на поверхности – интенсивность проявления землетрясения в баллах
I0, шкала MSK
• Период повторяемости, лет
• Количество землетрясений на 1000 км2/год
• Важной характеристикой для оценки устойчивости сооружений
является сейсмическое ускорение α = А·4π2/Т2,
• где А - амплитуда колебаний, мм; Т – период колебаний сейсмической
волны, сек.

107.

Интенсивность сейсмического эффекта выражают в баллах или в
магнитуде.
Для строительных целей в России с 1952 г. применяют 12- балльную шкалу
MSK-64 (Медведев – Шпонхойнер - Карник).
Каждый балл шкалы соответствует определенному сейсмическому
ускорению α
По величине α вычисляют коэффициент сейсмичности
КS = α/g,
где g - ускорение свободного падения, мм/сек2.
Балл
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
α, мм/
2,5
2,5-5
5-10
10-25
25-50
50-100
100-
250-
500-
1000-
2500-
>5000
250
500
1000
2500
5000
сек2
Коэффициент сейсмичности КS необходим для расчета добавочных горизонтальных
сил Q при оценке прочности сооружения:
Q = KS·P,
где Р - вес сооружения.

108. Признаки определения балльности

• 1. Виды повреждений сооружений
• 2. Сейсмодеформации на поверхности Земли
• 3. Ощущения людей

109.

Классификаций землетрясений:
• 1-3 балла считаются слабыми (1-колебания почвы отмечаются приборами,
2- ощущаются в отдельных случаях людьми в спокойном состоянии, 3 –
колебания отмечаются немногими людьми),
• 4-5 баллов – ощутимые (4 – колебания отмечаются многими людьми,
возможно дребезжание стекол, 5 – качание висячих предметов),
• 6-7 баллов – сильные (6 – легкие повреждения в зданиях, 7 – трещины в
штукатурке и откалывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах),
• 8 баллов - разрушительные (большие трещины в стенах, падение
карнизов, дымовых труб),
• 9 баллов – опустошительные (разрушаются некоторые здания:
обрушение стен, перекрытий, кровли; в грунтах образуются трещины до
10 см),
• 10 баллов – уничтожительные (разрушаются многие здания, мосты;
образуются большие оползни, обвалы; трещины в грунтах до 1 м),
• 11 баллов – катастрофические (разрушаются все сооружения,
многочисленные трещины на поверхности земли, большие обвалы в
горах),
• 12 баллов – сильная катастрофа (значительные изменения рельефа).

110. Магнитуда землетрясений (Ч.Рихтер «Элементарная сейсмология», 1958)

• Магнитуда землетрясений – величина относительная.
• Магнитуда характеризует энергию в центре землетрясения. Для этого
Ч.Рихтер в 1935 г. предложил шкалу энергии землетрясений, которую
используют сейсмические службы.
• В шкале Рихтера принято «стандартное» (эталонное), очень слабое
землетрясение с амплитудой записи А*=1мкм, это минимальное,
которое могут зафиксировать сейсмографы.
• Затем определяют амплитуду А, мк любого землетрясения,
превышающего минимальное, и рассчитывают его магнитуду по
формуле:
• М=lg А/А*.
• Землетрясения с М=1-3 очень слабые, т.к. их амплитуда всего в 101000 раз больше минимального.
• Сильнейшие землетрясения – Чилийское (1960) и Аляскинское (1964) имели
магнитуду – 8,5-8,6. Это значит, что при таких землетрясениях амплитуда
превышала стандартное почти в 1 млрд. раз.

111. Магнитуды землетрясений

• Максимально известное значение М приближается к 9.
Землетрясения с магнитудой более 9 не известны.
• За год на земном шаре в среднем происходит землетрясений:
• 1 – с магнитудой ≥8
• 10 – с магнитудой = 7-7,9
• 100 – с магнитудой = 6-6,9
• 1000 – с магнитудой = 5-5,9
• 10 000 – с магнитудой = 4-4,9
• Атомная бомба имеет магнитуду М=6,5, водородная бомба – М=8,5, т.е.
энергия водородной бомбы в 100 раз больше атомной.

112.

• Ежегодно в среднем на Земле через землетрясения
освобождается порядка 1019 Дж потенциальной
тектонической энергии, которая идет на разрушение горных
пород и их нагрев.
• Это соответствует 0,01% тепловой энергии, излучаемой
Землей в космическое пространство.
• На главный пояс сейсмичности Земли - Тихоокеанский,
который узкой полосой обрамляет Тихий океан и связан с
системой глубокофокусных желобов (в том числе, КурилоКамчатский) приходится около 80% мировой сейсмической
энергии.
• Предельно высокая сейсмичность в этой области вызвана
подвигом холодной океанической литосферной плиты под
материки, окружающие океан и окраинные моря.

113.

• Оценка силы землетрясения производится при помощи сейсмографов.
• Первые сейсмографы появились более 100 лет назад. Большой вклад в
сейсмологию (науку о землетрясениях) внес Б.Б.Голицын.
• Определив время прихода разных волн и зная скорость их
распространения, можно определить расстояние до очага-гипоцентра
землетрясения.
• Существующая мировая сеть сейсмостанций со многими сотнями
сейсмографов позволяет немедленно регистрировать землетрясения в
любой точке Земли.
• Иногда невозможно определить очаг. Например, самое сильное
землетрясение в истории человечества произошло в Индии (г. Ассам) 15
августа 1950 года – 9 баллов по шкале Рихтера, при этом погибло 1000
человек. Но мощь землетрясения вызвала путаницу: американцы
решили, что землетрясение произошло в Японии, а японцы – в Америке.

114.

График повторяемости землетрясений

115.

116. Сейсмическое районирование

• Сейсмическое районирование проводится на основе оценки и
картографирования ожидаемого поверхностного эффекта землетрясений
в заданном регионе и состоит в делении территории на районы с
различной степенью интенсивности ожидаемых землетрясений.
• Выполняется:
• общее сейсмическое районирование (ОСР)
• детальное сейсмическое районирование (ДСР)
• сейсмическое микрорайонирование (СМР)
• Основное различие между ОСР, ДСР и СМР заключается в не масштабе
картографирования, а в объектах исследования: при ОСР и ДСР
изучаются источники сейсмических колебаний, а при СМР – реакция
среды на эти колебания.
• Землетрясения происходят в основном в районах геосинклиналей, точнее в зонах, где
литосферные плиты либо сталкиваются друг с другом, либо расходятся, наращивая
образование новой океанической коры.

117.

• Карты сейсморайонирования в СССР впервые приведены в
СНиП 1962 г.
• Методика их составления учитывает:
• 1) геологическое строение, тектонику, разломы и другие
нарушения земной коры,
• 2) сведения о прошлых землетрясениях (в г. Ставрополе – с 1688
г.).
• Общее сейсмическое районирование (ОСР), основанное на
вариационное представлении о происхождении сейсмичности
выполнено в РФ в 1997 г., сейчас используется ОСР 2016 г. Но
продолжаются работы на картами ОСР.

118. Общее сейсмическое районирование

• Карта ОСР составляется для всей территории страны в масштабе
1 : 5 000 000.
• Для ее составления используются исторические данные и
инструментальные наблюдения за землетрясениями, геологотектонические и геофизические карты, данные о движении
блоков земной коры.
• На картах ОСР выделены территории, на которых степень
сейсмической опасности для объектов разных сроков службы и
категорий ответственности выражена расчетной
интенсивностью I0 сейсмических сотрясений в баллах шкалы
MSK-64, ожидаемых на данной площади с заданной
вероятностью р (%) в течение определенного интервала
времени t.
• Расчетная интенсивность сотрясений на картах ОСР-97 отнесена
к средним грунтовым условиям (II категории по СНиП).
• К средним относятся необводненные песчано-глинистые и
гравелистые грунты.

119.

120.

121. Рекомендуемые объекты строительства

• Карта А (10% вероятность, т.е. 1 раз в 500 лет) – массовое
строительство жилых, общественных и производственных зданий
(сооружений).
• Карта В (5%, т.е. 1 раз в 1000 лет) – объекты повышенной
ответственности:
• здания и сооружения, эксплуатация которых необходима при
землетрясении и при ликвидации его последствий (системы энергои водоснабжения, пожарное депо, сооружения связи и т.д.);
• здания с одновременным пребыванием в них большого числа
людей (вокзалы, аэропорты, театры, цирки, концертные залы,
крытые рынки, спортивные сооружения);
• больницы, школы, дошкольные учреждения, здания высотой более
16 этажей;
• другие здания и сооружения, отказы которых могут привести к
тяжелым экономическим, социальным и экологическим
последствиям.
• Карта С (1%, т.е. 1 раз в 5000 лет) – особо ответственные объекты –
атомные станции, плотины и т.д.

122. Сейсмическое микрорайонирование

• Карта сейсмического микрорайонирования составляется в
масштабе 1 : 5 000 – 1 : 25 000 для оценки степени
сейсмической опасности застраиваемых территорий.
• Основная задача – определение приращения балльности в
зависимости от грунтово-гидрогеологических условий.

123.

• При СМР вводят понятие «среднего» грунта (песчано-глинистые
и гравелистые грунты, плотные глины, плотные пески).
• Для слабых грунтов (плывунов, просадочных лессов, рыхлых
песков и т. д.) добавляют балл к среднему, фоновому баллу.
• Для прочных грунтов (скальных, галечников, мерзлых)
уменьшают балл.
• Балл строительной площадки можно снизить укреплением
грунтов основания.

124. Сейсмическое микрорайонирование

• Приращение балльности зависит:
• от строения разреза (тонкий рыхлый слой на крепких породах
и т.д.),
• от рельефа (на вершинах гор амплитуда колебаний больше,
чем у подножия),
• от наличия геологических процессов (подготовленные
оползни, обвалы).

125. Прогноз землетрясений

• Включает:
• пространственный – определение мест землетрясения;
• количественный – расчет максимальной силы сотрясения
земной поверхности;
• временной – установление времени землетрясения.
• Место – по тектоническим и геолого-структурным картам и
картам ОСР.
• Сила – по картам ОСР.
• Время – по графику повторяемости, по предвестникам, по
инструментальным наблюдениям за развитием деформаций в
выработках, по поведению животных.

126. Предвестники землетрясений

• К долгосрочным предвестникам относятся:
• деформации земной поверхности на большой площади;
• переориентация осей напряжений в очагах «фоновых»
землетрясений, повышение или понижение
микросейсмичности, возникновение предваряющих
глубокофокусных толчков, изменение частотного состава
сейсмических волн;
• изменения электрического сопротивления пород, вариаций
теллурических токов и геомагнитного поля;
• К краткосрочным предвестникам относятся:
• вариации наклонов земной поверхности;
• флуктуации высокочастотных акустических и
электромагнитных полей в приземном слое атмосферы;
• изменение уровней, температуры, химического и газового
состава подземных вод.
• Эти изменения могут наблюдаться за несколько дней, часов и
даже минут до землетрясения.

127. Гидрогеодеформационный мониторинг

• В 1982 г. была обнаружена новая разновидность естественного
поля – гидрогеодеформационное (ГГД) поле Земли
(Гидрогеологический эффект Вартаняна-Куликова).
• Гидрогеологический метод, разработанный на основе этого
открытия, обеспечивает слежение в режиме реального времени
за происходящими изменениями напряженнодеформированного состояния земной коры, за
геодинамическими процессами, предваряющими сильные
землетрясения.
• В качестве унифицированных показателей при ведении ГГД
мониторинга применяются:
• уровень подземных вод;
• электропроводность (химический состав) и температура
подземных вод;
• атмосферное давление, как внешний фактор, влияющие на
уровнённый режим подземных вод.

128. Предотвращение последствий возможных землетрясений

• 1. Прогноз времени землетрясений
• 2. Предварительная разрядка напряжений, например,
путем закачки воды в скважины или взрывами
• 3. Сейсмостойкое строительство
• Антисейсмическое усиление зданий начинается с 7-ми баллов.

129. Наведенная сейсмичность

• Наведенная сейсмичность объединяет в себе два вида
сейсмических явлений:
• Инициирование – это воздействие на очаг уже
подготовленного землетрясения, ускорение события, его
«запуск» (trigger).
• Возбуждение – это воздействие на определенные зоны
земной коры, следствием чего является возникновение
землетрясений, которые без такого воздействия не
произошли бы (induce).

130. Причины наведенной сейсмичности

• Бывают природные и антропогенные (техногенные):
• К природным факторам наведенной сейсмичности относятся:
• приливные деформации, связанные с фазами Луны и Солнца;
• изменения скорости вращения Земли;
• солнечная активность, вызывающая изменение климата;
• погодные явления, с которыми связано изменение атмосферного
давления, температуры и т.д.
• инициирование землетрясений землетрясениями.
• К антропогенным или техногенным факторам относятся:
• возведение и эксплуатация крупных водохранилищ;
• извлечение со снижением пластового давления подземных вод, нефти и
газа;
• закачивание под большим давление промстоков и вод при добыче нефти;
• мощные промышленные и атомные взрывы;
• разгрузка при проходке горных выработок (горные удары);
• запуски тяжелых космических ракет.

131. Цунами

• Землетрясения происходят не только на суше, но и в морях и
океанах.
• В пределах океанского дна над очагом могут возникать
поднятия или впадины, что сразу же изменяет объем воды и
возникает волна, которая в открытом океане практически
незаметна из-за своей очень большой длины в первые сотни
километров.
• Распространяясь со скоростью до 800 км/ч, при подходе к
побережью на мелководье волна становится круче, достигая
15- 20 м, и, обрушиваясь на берег, уничтожает все на своем
пути.
• Такие волны, вызванные землетрясениями, называются
цунами.