Геопатогенні зони: ЩО ТРЕБА ЗНАТИ

Природа завжди була загадкою для людини Природа завжди була загадкою для людини. І чим довше він її вивчає, чим більше відкриттів робить, тим більше нових таємниць і загадок встає на його шляху. Однією з таких загадок є геопатогенні зони. Що ми про них знаємо, крім розповідей про надприродні явища і потойбічної сили, що розгулялася в «нехороших місцях».

Більшість вчених сходяться на думці, що геопатогенная зона формується глибинними тріщинами в кристалічних породах або, іншими словами, тектонічними порушеннями. В результаті тектонічних порушень спостерігаються і такі явища, як глибинні гази і пари важких металів. Природно, ці зони мають негативний вплив на здоров'я людини і в разі його тривалого перебування здатні привести до дуже серйозних захворювань (в тому числі онкологічних). Уникнути впливу такої зони можна, тільки покинувши її. Ці зони - даність самої природи, і людині залишається тільки зважати на їх існуванням. Це саме узагальнене тлумачення, з більш глибоким аналізом - далі за текстом.

З кожним роком ми освоюємо нові території, будуємо будинки, заводи та інші культурні та промислові споруди. Займаємося видобуванням корисних копалин, ведемо розробки родовищ. Якщо ці дії відбуваються в межах геопатогенній зони або на кордоні з нею, треба знати, чого очікувати, наприклад, як може поводитися грунт, якщо мова йде про будівництво. А якщо ми говоримо про розробку серйозного родовища, необхідно знати, що в геопатогенних областях найбільший ризик виникнення гірських ударів, великих водопритоків, підземних пожеж, викидів вугілля і газу, техногенних землетрусів, тобто процесів з високою енергетикою. На виділених територіях інженерно-геологічні умови розробки корисних копалин та взагалі умови господарського освоєння території складніше. Дуже важливий також інформаційний аспект проблеми. У виділених геопатогенних областях великий ризик прийняття неправильних технічних рішень з важкими наслідками, аж до аварійних ситуацій. Приклади ряду таких аварій відомі (Північне, Солікамск, Березники, Карпінськ, Артемівський, Аша і ін.).

Мають місце регулярні сітки геопатогенних зон різних масштабів (пентагональними і прямокутна), а також локальні зони, пов'язані з тектонікою і фізичними полями Землі. З істотних особливостей слід зазначити тимчасові варіації геопатогенних зон. Продовжувати розповідь на цю тему можна дуже довго. Тому фахівці ТОВ «Геостройком» величезну увагу приділяють питанням картування геопатогенних зон і областей. Адже давню мудрість: «хто попереджений, той озброєний», - ніхто не відміняв.

На думку провідних фахівців ТОВ «Геостройком» А.С. Зайцева і М.Е. Аронзон, метою оглядового і дрібномасштабного картування геопатогенних областей є отримання загальних відомостей про їх локалізації, властивості, конфігурації і структурі. Зазвичай геопатогенні області бувають квазі-ізомерічнимі з розмірами від 30 до 70-90км і лінійними шириною 10-20км і протяжністю до 80-100км. Іноді структуру цих областей вдається більш-менш встановити тільки при великомасштабному вивченні, аж до сіток геопатогенних зон високих порядків шириною дециметр - перші метри. При цьому вже починають відігравати помітну роль так звані технопатогенних зони.

Оглядовий і дрібномасштабне картування геопатогенних областей і зон здійснюється за стандартною схемою:

- збір і аналіз існуючої інформації, що відноситься до предмету досліджень (геофізичної, геодезичної, медичної, технічної та ін.);

- комп'ютерне моделювання з визначенням ключових ділянок і маршрутів;

- польові роботи (наземні і аерографічні, біолокаційні і ін.)

- картографічне моделювання і складання спеціальних карт з визначенням ключових ділянок, де необхідний детальний режим дослідження (моніторинг).

При оглядовому і дрібномасштабному картировании геопатогенних областей і зон необхідно зібрати і інтерпретувати наступні види матеріалів:

- геофізичні, різних масштабів, - від регіональних до 1: 2000, 1: 10000, і, перш за все, карти гравітаційного і магнітного полів;

- тектонічні карти;

- геодезичні матеріали (високоточні нівелювання, швидкості і градієнти тектонічних рухів);

- про аварії технічних систем, прориви води в шахти, руйнуванні будинків, неадекватному проектуванні; медична статистика;

- про розташування і функціонування церков, монастирів і різних культових об'єктів;

- про аномальні явища в атмосфері, уфологічних явищах, полтергейст і т.п.

У процесі попереднього аналізу зібраних даних проводиться критична відбраковування матеріалів, виділяється першорядне за важливістю інформація, складаються схеми вивченості листів.

Зіставлення матеріалів різного роду і нанесення інформації на карту може іноді дозволити вже на даному етапі скласти загальне уявлення про розташування аномальних зон на території, що вивчається. Виконана якісна оцінка інформації дає можливість перейти до наступного етапу.

Комп'ютерне моделювання допомагає обробити і інтерпретувати зібрану інформацію. Слід відразу сказати про те, що інтерпретація геофізичних матеріалів з метою виділення геопатогенних зон на базі звичайних фізико-геологічних моделей неможлива. Вони не враховують, по-перше, дуже важливий інформаційний аспект впливу геопатогенних зон, по-друге, - їх тимчасову мінливість.

Комп'ютерне моделювання з метою виділення геопатогенних областей виконується на базі багатовимірного аналізу зібраної інформації, перш за все геофізичних полів.

Виділяються зазвичай три групи спільної обробки: Виділяються зазвичай три групи спільної обробки:

- геофізична і геодезична інформація;

- дані про тектоніці, в тому числі результати дешифрування аерофотоматеріалів і супутникових зйомок;

- дані про аварії, аномальні явища і медична статистика.

Основою комп'ютерного моделювання є багатовимірний статичний аналіз карт, що відображають регіональну мінливість гравітаційного поля, магнітного поля, рельєфу і градієнтів швидкостей тектонічних рухів (за даними нівеліровок Госсет), як індикаторів змін напружено-деформованого стану великих ділянок земної кори.

Для моделювання карти зазначених полів м-ба 1: 500000 регіон робіт розбивається рівномірно мережею з кроком 5х5км, і значення полів в вузлах мережі використовуються для аналізу. Завдання аналізу та зіставлення цих полів вирішується з використанням програм класифікації і розпізнавання. Як критерій розбиття на першому етапі робіт приймається ступінь відмінності багатовимірних розподілів вихідних полів (середніх, дисперсій і ковариаций) в аномальних областях.

Можна використовувати таку послідовність робіт: пошук області в межах досліджуваної площі, яка характеризується найбільш аномальними властивостями по комплексу вхідних даних; визначення коефіцієнтів вирішального правила, що відповідає цьому варіанту розчленування; визначення приналежності всіх окремо взятих точок площі двома альтернативними класами на основі обчислення значення вирішального правила в кожній точці; побудова карти ізоліній вирішального правила, яку можна розглядати як карту комплексного параметра, що показує ступінь близькості характеристик фізичних полів до граничного рівня між нормальними і аномальними областями.

На отриманій таким чином карті комплексного параметра найбільший інтерес щодо можливої ​​локалізації геопатогенних зон і областей представляють кордону переходу з нормальних в аномальні області і ділянки «стиків» областей різного орієнтування. Як правило, до таких ділянок приурочено відсутність багатовимірної кореляції фізичних полів різної природи і їх тимчасова і просторова обурений. Як показує досвід, на таких ділянках істотно ускладнюються умови господарської діяльності, висока чутливість середовища до техногенних впливів, великий вплив середовища на фізичний і психологічний стан людини.

Звідси випливає можливість ідентифікації виділених областей і зон (за даними геофізики і геодезії) з використанням даних про промислових і транспортних аваріях та медичної статистики, зведених в спеціальні карти.

Наступна група даних, що використовуються для ідентифікації геопатогенних областей - дані супутникової або аерофотозйомки про тектонічної порушеності картіруемих площ. Крім того, можливе застосування фрактальних моделей. Фрактальна (неціла) розміреність характеризує дисипації енергії в середовищі. Фрактал пов'язує статистичні властивості середовища в даному масштабі (або поле) зі статистичними властивостями в іншому масштабі (поле). Між результатами вивчення об'єкта в різних фізичних полях є певна кореляція. У геопатогенній зоні порушуються звичайні зв'язку геофізичних полів, змінюється їх структура, відповідно змінюється розміреність фрактальної моделі середовища.

Ефективно використання методу накопичених сум, тобто по суті зіставлення векторних інтегральних характеристик одного або декількох фізичних полів (наприклад, поля електроопору і поля швидкостей хвиль) Ефективно використання методу накопичених сум, тобто по суті зіставлення векторних інтегральних характеристик одного або декількох фізичних полів (наприклад, поля електроопору і поля швидкостей хвиль). Якщо є дані моніторингу, це дозволяє з'ясувати і тимчасові варіації інтегральних співвідношень. Геопатогенні зони властивістю ергодичності не володіють, не можна замінити усереднення по ансамблю розподілених на часі; звідси критерій їх виділення.

Підсумком комп'ютерного моделювання є складання синтетичних карт, побудованих на базі карт кореляції геофізичних полів, карт ентропії тектонічної порушеності і карт даних про аварії та медичної статистики. Програма побудови синтетичних карт на ЕОМ розроблена в АТ ФРОМ (М.Е.Аронзон).

Побудована в результаті комп'ютерного моделювання синтетична карта відображає локалізацію і деякі властивості геопатогенних зон і областей і служить підставою для виділення ключових ділянок і маршрутів при проведенні польових робіт. Ключові ділянки вибираються, як правило, в межах аномальних областей, виділених на етапі попередньої обробки та комп'ютерного моделювання, а маршрути польових робіт виходять за межі їх областей.

Принцип вибору і компенсування методів тут такий: чим більше масштаб вивчення і менше розмір геопатогенних зон, тим різноманітніше геофізичні та інші методи, які можуть бути використані при ідентифікації і картировании. Польові роботи при оглядовому і дрібномасштабному картировании геопатогенних зон включають:

- аерогеофізіческой роботи (гравіметричні і магнітні вимірювання);

- еманаційних (радонова) зйомка;

- емісійна зйомка маршрутна;

- аеробіолокаціонная зйомка;

- наземна біолокаційна зйомка маршрутна.

Інструментальні методи вивчення геопатогенних зон застосовуються обов'язково в комплексі з біолокацією (докладніше можна почитати в статті «Оптимізація геопатогенних зон і областей»).

В результаті картографічного моделювання складається основна і кілька допоміжних карт спеціального призначення. Основна оглядова карта повинна відображати локалізацію геопатогенних областей і зон, загальну їх конфігурацію, деякі властивості геопатогенних областей і умовно - основні особливості їх структури (прояв тих чи інших особливостей геофізичних полів, тектонічної активності, гідрогеологічних флуктуацій). Додаткова інформація (в основному медико-біологічна і соціально-економічна) наводиться на допоміжних картах спеціального призначення.

Геопатогенні області за властивостями необхідно поділити на кілька типів, виділити на карті критичні області (де вже мали місце катастрофічні ситуації, великі аварії з серйозними наслідками), напружені області (з високим ступенем технічного, технологічного і будівельного ризику, несприятливої ​​медичною статистикою) і потенційно небезпечні області. Зведення зібраної інформації оформляється у вигляді пояснювальної записки до карти.

Як приклад наводжу оглядову схему геопатогенних областей горноскладчатого Уралу і прилеглих територій. В основу складання цієї карти покладено багатовимірний аналіз наступних геофізичних полів регіону: магнітного, гравітаційного, градієнтів швидкостей вертикальних тектонічних рухів, рельєфу. Використано матеріали сейсміки і електророзвідки, а також дані про аварії; застосований біолокаційний контроль. Використано основні положення викладеної вище методики. Карта складалася в 1990-1996гг. і прогнозний аспект її частково підтвердився в наступні роки (рис.1).

Зазначені на схемі області відрізняються дуже широким спектром геологічних процесів, в тому числі техногенно ініційованих.

Картування геопатогенних зон і областей - далеко не єдиний напрямок діяльності ТОВ «Геостройком». На особливу увагу заслуговує напрацьований досвід в області інженерної сейсморозвідки (грунтів) як методу оцінки будівельного ризику.

При вивченні грунтів для будівництва зазвичай використовуються наступні інженерно-геофізичні методи:

- сейсморозвідка малоглубінних, методом переломлених і відбитих хвиль, з ударним збудженням коливань;

- сейсмотомографии;

- електророзвідка методами вертикального електрозондірованія, дипольного профілювання і серединних градієнтів;

- георадарного профільне зондування;

- заверочное буріння.

Сейсморозвідувальні дослідження дозволяють побудувати розрізи грунтів, на яких відображено будова вантажний товщі, характер залягання ґрунтів з різними швидкостями поширення пружних хвиль. Ці дані дозволяють оцінити стан і властивості ґрунтів по глибині.

Ефективність інженерної сейсморозвідки в порівнянні зі звичайними дослідженнями для будівництва (буріння «конвертом», відбір зразків, лабораторні дослідження), полягає в ряді переваг:

- детальність вище, ніж при звичайних дослідженнях;

- оцінка властивостей ґрунтів в масиві;

- облік конкретних умов ділянки будівництва при оцінці властивостей ґрунтів (що в нормальних таблицях не враховується);

- технологічні і швидше проводяться дослідження грунтів.

Крім уже зазначених особливостей, ефективність інженерної сейсміки полягає в тому, що з її допомогою можна оцінити не тільки стан і властивості ґрунтів, а й деформаційно-міцнісні характеристики будівельних конструкцій.

Крім оцінки стану і властивостей ґрунтів для цілей будівництва, інженерна сейсморозвідка, спільно з іншими геофізичними методами може використовуватися для оцінки геопатогенних і геовітагенних зон, і як технологічний і ефективний метод при складанні карт техногенних відкладень, карстово-суффозіонних явищ, карти небезпечних природних і техногенних процесів .

Детальніше про це та інші цікаві напрацювання компанії в наступних номерах журналу.

Олександр Сергійович ЗАЙЦЕВ

Марина Елеозаровна АРОЗНЗОН

ТОВ «Геостройком»

123243, г. Москва,

вул. Садово-Кудринская, д. 7, стор. 22

тел. / факс: 8 (495) 244 0178,

8 (495) 396 1862,

8 (499) 252 0136

www.geostroycom.ru