Содержание к диссертации
Введение 4
ГЛАВА 1. Краткий обзор геологического строения центральной части Московской
синеклизы и основные этапы ее изучения , 9
Этапы изучения 9
Геологическое строение и развитие 13
1.3 Особенности современной структуры, рельефа, четвертичных отложений
и неотектоники 31
1.4 Структура кристаллического фундамента и расположение
рифейских - ранневендских грабенов 42
Ї.5 Гидрогеологическая обстановка района исследований 49
Выводы к главе 1 57
ГЛАВА 2 Современная линеаментная структура центральной части
Московской синеклизы 58
Линеаменты - понятие, существующие представления, методы выделения 59
Линеаменты района, выделенные по данным визуального дешифрирования разномасштабных топографических карт масштабов 64
Анализ топокарты масштаба 1:1 000 000 65
Анализ топокарты масштаба 1:500 000 68
Анализ топокарты масштаба 1:200 000 73
2.3 Линеаменты района, выделенные визуальным дешифрированием
различных космических снимков 74
2.4 Компьютерное дешифрирование топографических карт и космических снимков
для выявления линеаментов 79
2.5 Сравнительный анализ линеаментов, выделенных всеми методами 92
Выводы к главе 2... 96
ГЛАВА 3 Сопоставление линеаментов и структуры фундамента центральной
части Московской синеклизы 97
Выводы к главе 3 102
ГЛАВА 4 Линеаменты, зоны повышенной проницаемости в осадочном чехле и
геодинамические зоны в кристаллическом фундаменте и их отражение в
газоэманационных ареалах 103
История возникновения и теоретические основы газоэманационных исследований.,.. 104
Водородно-радоновая съемка. Методика, аппаратура и основные результаты 110
Выводы к главе 4 126
ГЛАВА 5 Возможные механизмы связи разломов и линеаментов 127
Выводы к главе 5 138
ГЛАВА 6 Экологическое значение линеаментов, как зон повышенной проницаемости... 139
Выводы к главе 6 149
Заключение 150
Список литературы 154
Введение к работе
Актуальность работы. Хорошо известно, что в пределах обширных территорий древних платформ, покрытых почти не деформированным чехлом фанерозойских отложений практически не встречаются молодые разрывные нарушения. Вместе с тем дешифрирование разномасштабных топографических карт, аэрофотоснимков и космических снимков (КС) выявляет преимущественно линейные, иногда дугообразные зоны - линеаменты, выраженные в современном рельефе, что свидетельствует об их молодом, почти современном возрасте. Линеаменты выявленные по разным признакам, имеют гетерогенную природу, но в целом представляют собой зоны, хотя и очень слабой, но тектонической активности, отражающей особенности строения и развития не только верхней части земной коры, но и ее более глубоких горизонтов (Макаров, Сснин, 1983). Не смотря на большое количество работ, посвященных выделению линеаментов в пределах плит древних платформ, остается неясным их происхождение, хотя очевидно, что они отражают не только разломы фундамента сквозь мощный чехол. Однако, линеаменты важны для строительства, газо- и нефтепроводов, для организации правильной экологической деятельности ввиду того, что они, являясь зонами повышенной проницаемости, влияют на перемещение любых токсичных отходов и других вредных веществ, что может привести к просачиванию последних в подземные воды, водохранилища, почву и т. д. Кроме того, линеаменты во многих случаях контролируют распределение подземных вод, локализацию нефтяных и газовых месторождений, заболачивание территорий, формирование торфяных залежей и др. Исследованиями последних десятилетий показано, что в пределах платформенных территорий протекают современные геодинамические процессы (Хаин, Сеславинский, 1993); Николаев, 1988; Винник, 1989; Рудаков, 1993 и др.), сопровождающиеся пространственно временной дегазацией недр (Войтов и др., 1995; Ишанкулиев и др., 1997). Также установлено, что, по крайней мере, часть линеаментов характеризуется повышенными эманациями водорода, радона и гелия и других газов, что свидетельствует об аномальной проницаемости этих зон по сравнению с соседними участками. Тем не менее, вопросы происхождения линеаментых зон в чехле платформ, их связь со структурами фундамента, эволюция, причины активности, пока еще остаются в области предположений, хотя интерес к этим проблемам сейчас очень большой. Данными обстоятельствами и определяется актуальность диссертационной работы.
Цель и задачи работы: выделение систем линеаментов в пределах центральной части Московской синеклизы и выявление возможной их связи с разломными зонами кристаллического фундамента, установление механизма передачи малоамплитудных
подвижек в этих разломных зонах в верхние горизонты чехла и причины подобной «вибрации» фундамента платформы. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Визуальное и компьютерное дешифрирование разномасштабных топографических карт и космических снимков с помощью различных методик с целью выделения наиболее достоверной линеаментной сети.
Изучение на основе современных геолого-геофизических данных геологического строения центральной части Московской синеклизы и особенностей формирования рельефа.
Сопоставление выделенных линеаментов со структурой осадочного чехла и разломными зонами кристаллического фундамента.
Выявление связи линеаментов с зонами повышенной проницаемости в чехле плиты и с геодинамическими зонами в кристаллическом фундаменте, используя геохимические методы измерения эманации водорода и радона.
Установление участков повышенного экологического риска, располагающихся в пределах линеаментных зон, связанных с загрязняющими объектами техногенного происхождения,
Методика исследований. Для решения сформулированных выше задач
использовались:
Визуальное дешифрирование КС и разномасштабных топокарт методом линеаментного анализа, разработанным А. И. Полетаевым, Я. Г. Кацем, А. В. Тевелевым, Д. М. Трофимовым и др.
Компьютерное дешифрирование топокарт и КС по программе LESSA. (Златопольский, 1992,1997)
Газогеохимические исследования проницаемости линеаментов по методикам И.Н. Николаева, Г.И. Войтова, В.П. Рудакова, В.Л. Сывороткнна и др. для установления зон повышенной трещиноватости по относительным превьппениям концентраций водорода и радона.
Фактический материал. В основу работы положены результаты дешифрирования КС, топографических изображений исследуемой территории различного уровня генерализации. Полученные материалы визуального и автоматизированного дешифрирования КС и топокарт интерпретировались с привлечением многочисленных фондовых и опубликованных работ, отражающих современные представления о геологических особенностях строения территории.
Для обработки полученных данных широко применялись современные компьютерные технологии: программа LESSA, ARCVIEW, SURFER, Fotoshop, CorelDraw, векторизаторы и т.д.
Полевые работы по газохимическому опробованию на водород проводились с 2004 по 2006 гг., а на радон были сделаны летом 2005 года. В основу работы положены результаты 300 замеров подпочвенного воздуха газоанализатором водорода ВСГ-01 (МИФИ, Москва) и радометром «Альфарад» (РРА-01М-01). Собственные полевые наблюдения автора существенно облегчили задачу визуального ландшафтного дешифрирования изучаемого района.
Научная новизна. Впервые на основе дешифрирования комплекса материалов дистанционного зондирования (МДЗ) и топокарт в масштабах 1:1000000 - 1:200000 выявлена детальная линеаментная сеть, отражающая глубинный структурный каркас региона.
Для данной территории впервые использовались комплексные исследования: метод линеаментного анализа МДЗ и топокарт и газоэманационная съемка (водород, радон), подтверждена связь линеаментов с зонами повышенной проницаемости и выявлена их роль в формировании геохимических ареалов.
Впервые показана роль линеаментов как возможных путей миграции загрязняющих веществ и установлены закономерности в их распространении.
Разработана технология совместного использования линеаментного анализа и газоэманационных исследований для решения задач структурно-геодинамического картирования и геоэкологического контроля в районах, характеризующихся повьппеннои техногенной нагрузкой.
Впервые выдвинуто предположение о роли лунно-солнечных приливов в активизации разломиых зон фундамента и влиянии этого процесса на формирование зон тонкой трещиноватости в толщах платформенного чехла, которые выражены на земной поверхности линеаментами.
Практическая значимость работы. Выявление структурного каркаса площади, зон повышенной трещиноватости и проницаемости, имеет большой практический интерес и может быть использовано для оценки стабильности блоков геологической среды при проектировании и строительстве сооружений военного, гражданского и промышленного назначения (объекты ядерной энергетики, ГЭС, водохранилища, захоронение вредных веществ, нефте- и газопроводы и т. д.). Проведенные исследования показали, что линеаментный анализ в комплексе с газоэманационной съемкой может эффективно использоваться для изучения современных геодинамических процессов и контроля напряженно-деформированного состояния земной коры, а также для оценки и прогнозе
развития геоэкологических процессов в зоне влияния технических сооружений. Линеаментная сеть представляет особый интерес для установления районов повышенного экологического риска, так как зоны активной микротрещиноватости и проницаемости служат путями миграции загрязняющих веществ.
Достоверность полученных данных обеспечена применением аттестованных измерительных приборов и апробированных методик.
Апробация работы и публикации. Основные положения, выводы и практические рекомендации по теме диссертации докладывались и обсуждались на международных и региональных конференциях: на 39 Всероссийском тектоническом совещании (Москва, 2006); на 11-й научной конференции аспирантов и молодых ученых (Дубна, 2004); на политехническом симпозиуме «Молодые ученые - промышленности северо-западного региона» (Санкт Петербург, 2004); на Междунарожной научно-практической конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2005); На VII Горшковских чтениях «Актуальные проблемы региональной геологии и геодинамики» (Москва, 2005); на VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2005); на XII и XIII Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоиосов-2005» и «Ломоносов-2006» (Москва, 2006); на XLIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Геология (Новосибирск, 2005); на XXI Всероссийской Молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск: 2005). По теме диссертации самостоятельно и в соавторстве опубликовано 12 статей и тезисов докладов.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 170 страницах машинописного текста, содержит 2 таблицы, 73 рисунка и список литературы, насчитывающий 244 наименования.
Диссертация выполнена в Международном Университете природы, общества и человека «Дубна» под руководством д. г.-м. н., заведующего кафедрой динамической геологии МГУ и кафедрой экологии и наук о Земле Международного Университета природы, общества и человека «Дубна», профессора Н. В. Короновского, которому автор безгранично благодарен и выражает глубокую признательность за внимание и помощь в написании работы.
Автор выражает признательность к.г.-м.н., доценту А. И. Полетаеву за помощь, благожелательное отношение, ценные советы и замечания. Автор искренне благодарен д.г.-м.н., профессору П. А. Игнатову, ценивши советами которого пользовался на отдельных стадиях работы. Автор благодарит доцента кафедры динамической геологии МГУ В. А. Зайцева и сотрудника объединения «Аэрогеология» А. А. Златопольского за методические рекомендации и помощь в дешифрировании снимков. Автор искренне признателен за консультации и ценные советы д.г.-м.п М. А. Гончарову, д.г. -м.н В. Л. Сывороткину, д.г.-м.н Б. Г. Поляку, д.г.-м.н В. И. Макарову, д.б.н О. А. Макарову. Автор благодарит д.г.-м.н. Л. А. Сим и к,г.-м.н., доцентов кафедр динамической геологии МГУ и Экологии и наук о Земле М. А. Романовскую, Л. В. Панину, Г. В. Брянцеву, Н. В. Макарову, И. 3. Каманину - за постоянную поддержку и советы; студентов Международного университета «Дубна» С. Харченко, А. Ковалеву, А Беркуту, К. Кашубе -за помощь в проведении полевых работ. А также выражает благодарность всему коллективу кафедры экологии и наук о Земле Международного университета природы, общества и человека «Дубна».
