Введение


Научные представления, гипотезы, а затем и теории в науке, в соответствии с объективными диалектическими законами развития, формируются двумя принципиально различными путями. Это эмпирический, обычно индуктивный методологический подход к исследованиям, и теоретический, обычно дедуктивный методологический подход. В качестве обоснования, подтверждающего принципиальное и всеобъемлющее превосходство второго методологического подхода, можно применить опыт развития химии до и после открытия Д. И. Менделеевым “Периодической системы”. Если до ее открытия состояние химической науки характеризовалось объективным сосуществованием диаметрально противоположных научных представлений (научных школ), превалированием в системе доказательств “мнений”, “позиций”, “точек зрения” отдельных известных ученых, что практически создавало благоприятные условия для главенствования стохастических представлений, а по сути “теории хаоса”, что уже стоит на грани диалектических представлений о природе, то после обнародования “Периодической системы” — хаос, ложные научные направления, стохастический методологический подход потеряли почву для существования. Химическая наука структурировалась. Использование теоретических законов впервые позволило теоретическим, дедуктивным путем открыть новые химические элементы.
Если распространить этот пример на научное направление географии, изучающее строение земной коры, то открытие Д. И. Менделеева можно рассматривать как аналог “Новой глобальной ротационной теории”, сформулированной проф., д. г-м. н. К. Ф. Тяпкиным [Тяп- кин К. Ф., 1998]. В настоящее время в научном направлении, изучающем глобальные тектонические процессы, сосуществуют научные школы, исповедующие диаметрально противоположные концепции. В системе доказательств в качестве аргументов часто применяются ссылки на субъективные суждения известных ученых, например, представителей мобилистской и фиксистской гипотез строения земной коры. После обнародования “Новой глобальной ротационной теории” стало очевидно, что научные представления о строении земной коры, сформировавшиеся на данных эмпирических, фрагментарных по сути, косвенных по определению, субъективных и тенденциозных — в ре
зультате вынужденной необходимости, — геофизических методов — часто алогичны, не структурированы, не системны.
В настоящее время мы стоим на пороге неизбежной трансформации научных представлений о строении земной коры и кинематики ее структурных элементов.
Трансформация научного мировоззрения уже происходит в геодинамике, геотектонике, благодаря использованию современных спутниковых технологий — в геодезии, где успешно и быстрыми темпами развиваются динамическая и кинематическая геодезия.
По определению М. С. Молоденского, геодинамика объединяет кинематическую и динамическую геодезии. В первом случае изучают движение, во втором — силы. В настоящей работе, выполненной в рамках фундаментальной геодезической науки, максимальное внимание уделено изучению геодинамических движений как таковых в рамках кинематической геодезии.
Одно из фундаментальных свойств геологической среды — это изменчивость её свойств во времени. В последние годы ИФЗ РАН проводилось изучение временных вариаций состояния горных пород с точки зрения проблемы современной геодинамики [Гамбурцев А. Г. и др., 2000].
Литосфера обладает структурными, геофизическими и геодинами- ческими разномасштабными неоднородностями. Среда характеризуется нелинейными свойствами и способностью к самоорганизации и хаотизации. Нелинейность среды обусловлена постоянным движением, взаимодействием и неустойчивостью ее элементов в поле тектонических напряжений под воздействием внутрипланетных и внепланет- ных факторов. Проявлением нелинейных свойств среды, в частности, являются высокочастотная реакция горных пород на малоамплитудные длиннопериодные деформации и парадоксальный отклик на слабые воздействия. Такие реакции обычны только для сбалансированных систем, когда влияние малого параметра в условиях неустойчивого равновесия приводит к его нарушению.
Известно, что на земную сферу воздействуют природные глобальные и локальные процессы. К таким воздействиям относятся эндогенные и экзогенные процессы, в том числе вариации гравитационного поля Земли. Геологическая среда реагирует на внешние воздействия перемещением различных объёмов горных пород, деформациями, миграцией флюидов, фазовыми, химическими превращениями. За длительные промежутки геологического времени происходят сильные изменения состояния горных пород: они передвигаются, терпят разрывы, сминаются в складки, размываются. К быстрым процессам относятся крипо-
вые движения, землетрясения, оползни, сели, цунами, горные удары; к медленным процессам, происходящим на наших глазах, — “вздымания” и “проседания” блоков земной коры и др. Изменение состояния геологической среды проявляется во временных вариациях различных параметров физических полей. Изменяются наклоны, деформации, скорости пробега сейсмических волн, электромагнитные свойства, гидрогеодинамические режимы, дебит нефти и газа и т. д. Эти параметры можно измерить либо непосредственно, в реальном времени, либо опосредованно. Инструментально пространственно-временные вариации физических полей измеряют при долговременном слежении за вариациями физических параметров — мониторинге геологической среды и/или ее отдельных частей.
Д. Л. Теркот и Дж. Шуберт [Теркот Д. Л., 1985] определяют геодинамику как науку, изучающую движения и деформации, происходящие в земной коре, мантии и ядре, и их причины.
В результате комплексного обобщения большого массива данных о современных движениях земной поверхности, которые были получены на специально организованных геодинамических полигонах различного предназначения, удалось получить принципиально новые данные о современном геодинамическом режиме поверхности Земли [Кузьмин Ю. О., 1996]. Установлено, что основные пространственно-временные характеристики аномальных движений идентичны как для сейсмоактивных, так и для асейсмичных разломных зон. При этом интенсивность деформационного процесса в разломах асейсмичных регионов выше, чем в сейсмоактивных. По мнению Ю. О. Кузьмина [Кузьмин Ю. О., 1996], явление суперинтенсивных деформаций платформенных, асейсмичных разломов следует отнести к новому классу тектонических движений. В целом же фактор современной геодинамической активности геологической среды не учитывался при анализе аварийных ситуаций инженерных сооружений. В последние годы были получены принципиально новые данные о современном геодинамическом состоянии поверхности Земли. Оказалось, что имеют место современные суперинтенсивные деформации земной поверхности со скоростями до 50—70 мм в год, которые приурочены к зонам тектонических нарушений (разломам различного типа и порядка) [Кузьмин Ю. О., 1996].
Выявлено наличие интенсивных локальных аномалий вертикальных и горизонтальных движений земной поверхности. Эти аномальные движения высокоградиентны (свыше 50 мм/год), короткопериодичны (от 0,1 года до первых лет), пространственно локализованы (от 0,1 до первых десятков километров), обладают пульсацион- ной и знакопеременной направленностью.

Важнейшей научной проблемой, имеющей как теоретическое, так и большое практическое значение, является определение разрушающей способности таких геодеформаций при эксплуатации инженерных сооружений разного типа.
В последние годы были установлены различные формы воздействия аномальных деформаций земной поверхности на безопасность строений различного типа. Например, это прямое воздействие — когда подвижки становятся доминирующим фактором риска повреждения электрических сетей [Кузьмин Ю. О., 1996] и городских коммуникаций [Учитель И. Л. и др., 2001; Shikin A. S. and other, 1998]. Были получены убедительные данные о масштабах и уровне влияния фактора суперинтенсивных деформаций на объекты нефтегазового комплекса. Так, оказалось, что в зонах проявления современных суперинтенсивных деформаций периодически происходят разгерметизации и прорывы трубопроводных систем. По данным режимных инженерно-геологических наблюдений установлена связь карстово- суффузионных процессов с суперинтенсивными геодеформациями, что неоднократно становилось причиной обрушения зданий. Системный подход к изучению такого типа геодеформаций был применен в Украине. Причины разгерметизаций газовых и водопроводных сетей нами исследуются здесь с 1992 года. В качестве инструмента мониторинга этого типа геодеформаций использована сеть газопроводов города Одессы. Одесские городские газовые сети преимущественно представлены воздушными газовыми линиями. Их длина составляет около 4 тыс. км. Разрешение сети по пространству не хуже, чем 50 м. По нашим исследованиям установлено, что до 80% аварий на одесских городских газовых сетях провоцируется геодинамическими процессами.
Параллельно с исследованиями на юге Украины, но несколько позже, А. А. Панжиным такие же результаты были получены при геоди- намических исследованиях на Урале и в Сибири [Панжин А. А., 1999, 2000, 2001, 2002]. Изучения геодинамических движений в этом случае были связаны с проблемами эксплуатации магистральных трубопроводов. По имеющейся статистике, около 80% всех аварий магистральных продуктопроводов приурочены к определенным местам — местам пересечения ими тектонически нарушенных зон. Причем отмечается достаточно высокий процент повторяемости аварийных событий на одних и тех же участках — повторяемость двукратных аварий на одном и том же локальном участке достигает 75-80%, а повторяемость трехи более кратных доходит до 95%. Ярким примером подобного рода
аварийности служит 40-километровый участок магистрального 9-ниточного газопровода в районе г. Краснотурьинск, на котором за период с 1990 по 1995 гг. произошло 45 аварий, что составило около 90% всех аварий РАО “Газпром” за этот период [Панжин А. А., 1999, 2000]. Также следует отметить работы, выполненные исследователями научно-практического центра “Сургутгеоэкология” [Кострюкова Н. К., Кострюков О. М., 2000]. Было установлено, что заглубленные протяженные конструкции испытывают статические напряжения за счет смещений тектонических блоков в коренных породах и динамических разнонаправленных напряжений, вызванных приливными колебаниями земной коры, причем, по имеющейся статистике, количество аварийных ситуаций на продуктопроводах, локализованных на отдельных участках в пределах геодинамических структур, также доходит до 80% и более. Специалистами “Сургутгеоэкологии” было установлено, что локальные геодинамические структуры проявляют себя как локальные разломы в осадочном чехле. Они проявляются на поверхности в виде линеаментов в ландшафте, в их пределах проявляется повышенная трещиноватость и проницаемость, аномалии магнитного поля и гаммафона, повышенная концентрация радона и продуктов его распада в приземном слое атмосферы. Ширина выделенных геодинамических структур колеблется в пределах 100-500 метров, причем концентрированное проявление динамики деформационных процессов происходит в межблоковой части. Сверхинтенсивные быстрые геодеформации исследовались методами спутниковой геодезии. В 1995 г. сотрудниками Института горного дела был исследован участок магистрального газопровода в районе г. Краснотурьинск, на котором, как уже упоминалось, имели место неоднократные аварийные ситуации. Установлено, что абсолютная величина горизонтальных деформаций в период работ составляла 35-57 мм. Для вертикальных деформаций измерены смещения 86-108 мм. Смещения происходили в течение временных промежутков от 20 до 85 минут.
Рассматриваемые быстрые геодеформации могут быть оценены как фактор риска не только для сетей трубопроводов. Они могут разрушать целостность или деформировать линейно вытянутые инженерные сооружения, такие как железнодорожное полотно [Гликман А. Г., 2005, Шереметьев В. М., 1996, 1998], плотины. Такой тип геодеформаций опасен для зданий, особенно сооружений с большими пролетами между опорами, таких как бассейны, выставочные центры, крытые павильоны.
Исходя из изложенного, на первое место выдвигается проблема оценки
риска разрушения инженерных объектов в результате воздействия так называемых суперинтенсивных геодеформаций.
По существующим нормативным документам геодинамический риск учитывается путем картирования амплитуд устойчивых однонаправленных современных движений земной коры, сейсмичности, оползней и карста и др. [Павлиенко В. П. и др.,1997].
Целью монографии является создание научно методической базы для совершенствования нормативных документов по учету геодинамического риска территорий, что напрямую связано с проблемой повышения эффективности рационального использования земельных ресурсов.
Актуальность проблемы подтверждается сравнительным анализом сейсмического и геодинамического риска асейсмичных территорий. Установлено, что ежегодный ущерб от геодинамических проявлений, связанных с быстрыми движениями поверхности Земли, существенно выше ущерба от сейсмических проявлений [Кузьмин Ю. О., 1989,1996, 1999].
Публикуемые результаты исследования представлены в виде двух отдельных разделов.
В первом разделе выполнена систематизация информации о быстрых движениях и деформациях, происходящих в земной коре, мантии и ядре, их причинах, полученная различными авторами. Эта часть книги может быть использована как учебное пособие для студентов высших учебных заведений, проходящих обучение в сфере естественных наук, геодезии и строительства.
Во втором разделе представлены оригинальные результаты исследования быстрых геодеформаций, полученные авторским коллективом в последние 5 лет.
<< | >>
Источник: Войтенко С.П., Учитель И.Л., Ярошенко В.Н. Геодинамика.. Основы кинематической геодезии. 2007

Еще по теме Введение:

  1. Момджян К.Х.. Введение в социальную философию, 1997
  2. Коллектив авторов. Введение в политическую теорию для бакалавров. Стандарт третьего поколения: учебное пособие, 2010
  3. Мендра А.. Основы социологии: Учебное пособие для вузов., 1998
  4. В. Т. Харчева. Основы социологии / Москва , «Логос», 2001
  5. Тощенко Ж.Т.. Социология. Общий курс. – 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Прометей: Юрайт-М,. – 511 с., 2001
  6. Е. М. ШТАЕРМАН. МОРАЛЬ И РЕЛИГИЯ, 1961
  7. Ницше Ф., Фрейд З., Фромм Э., Камю А., Сартр Ж.П.. Сумерки богов, 1989
  8. И.В. Волкова, Н.К. Волкова. Политология, 2009
  9. Ши пни Питер. Нубийцы. Могущественная цивилизация древней Африки, 2004
  10. ОШО РАДЖНИШ. Мессия. Том I., 1986
  11. Басин Е.Я.. Искусство и коммуникация (очерки из истории философско-эстетической мысли), 1999
  12. Хендерсон Изабель. Пикты. Таинственные воины древней Шотландии, 2004
  13. Ишимова О.А.. Логопедическая работа в школе: пособие для учителей и методистов., 2010
  14. Суриков И. Е.. Очерки об историописании в классической Греции, 2011
  15. Бхагван Шри Раджниш. ЗА ПРЕДЕЛАМИ ПРОСВЕТЛЕНИЯ. Беседы, проведенные в Раджнишевском Международном университете мистицизма, 1986
  16. Фокин Ю.Г.. Преподавание и воспитание в высшей школе, 2010
  17. И. М. Кривогуз, М. А. Коган и др.. Очерки истории Германии с Древнейших времен до 1918, 1959
  18. Джон-Роджер, Питер Маквильямс. Жизнь 101, 1992
  19. А.С. Панарин. Философия истории, 1999
  20. Виталий Третьяков. НАУКА БЫТЬ РОССИЕЙ, 2007