Абалаков А.Д. Экологическая геология

Подождите немного. Документ загружается.

2) построение инженерно-геологических и эколого-геологи-

ческих карт, разрезов, схем;

3) определение состава, объема, методики и направления

инженерно-геологического и эколого-геологического изучения

горных пород и др.

Единой общепринятой классификации горных пород в

экологической геологии, в отличие от петрографии и инженерной

геологии, пока нет. Это связано с недостаточной изученностью

их экологических

свойств. Вместе с тем, для решения задач

экологической петрологии более близки и лучше подходят

классификации пород, принятые в инженерной петрологии.

Естественным геологическим признаком для подразделения

различных горных пород, встречающихся в земной коре, является

их происхождение. В соответствии с этим выделяются горные

породы: изверженные, метаморфические, осадочные и

техногенные. Каждый из этих

генетических типов горных пород

обладает достаточно обособленными характерными признаками

и свойствами. Важнейшими из них являются минеральный

состав, структура, текстура, условия залегания, физическое

состояние и физико-механические свойства. Выделяют пять

групп горных пород по физико-механическим свойствам: 1)

твердые породы – скальные; 2) относительно твердые породы –

полускальные; 3) рыхлые несвязные породы; 4) мягкие связные

породы; 5) породы особого

состава, состояния и свойств

(Ломтадзе, 1984).

При геологических исследованиях в геологическом разрезе

выделяются следующие комплексы:

1) четвертичных отложений, представленные

преимущественно породами III, IV и V групп по

рассматриваемой классификации;

2) покровный – недислоцированные и

слабодислоцированные осадочные и вулканогенные породы и

прорывающие их магматические тела – это породы чехла древних

и молодых платформ, обнажающиеся на поверхности или

прикрытые

четвертичными отложениями, породы этого

комплекса по инженерно-геологической классификации

относятся главным образом к относительно твердым –

полускальным;

3) складчатый – дислоцированные осадочные,

вулканогенные и метаморфические породы и прорывающие их

магматические – это породы складчатого фундамента платформ,

обнажающиеся на поверхности или покрытые различными

сочетаниями пород четвертичного и покровного комплексов. По

инженерно-геологической классификации породы

кристаллического фундамента являются преимущественно

твердыми – скальными.

Выделение перечисленных пяти групп горных пород в

предлагаемой классификации взаимосвязано с

распространением

определенных типов подземных вод в земной коре (трещинных,

пластово-трещинных, пластовых, карстовых, поровых и др.) и

развитие определенных геологических процессов и явлений.

Данная классификация горных пород отражает не только

основные признаки и статистически точные количественные

характеристики свойств, но также закономерности размещения

различных групп горных пород в земной коре и их

напряженное

состояние (Ломтадзе, 1984).

Инженерно-геологические свойства горных пород

определяют поведение пород под влиянием инженерной

деятельности человека. Эти свойства обусловливают характерные

черты геологической среды и особенности ее изменения, в том

числе при добыче полезных ископаемых: устойчивость земной

поверхности, способность сопротивляться механическому и

химическому разрушению при образовании подземного или

открытого выработанного пространства,

характер

взаимодействия пород с водами при нарушении

гидрогеологических условий месторождения, особенности

изменения напряженного состояния массивов пород.

Необходимый комплекс исследований определяется

инженерно-петрографическими особенностями пород и той

ролью, которую они будут играть в процессе отработки

месторождения. В соответствии со свойствами каждая из этих

групп по-разному реагирует на техногенное воздействие в

процессе

добычи полезных ископаемых.

Изучение инженерно-геологических свойств пород

проводится в полевых и лабораторных условиях (Сергеев, 1978).

В экологической геологии исследуются те особенности

состава, строения и свойства горных пород, которые определяют

их прочность, деформируемость, устойчивость и

водопроницаемость, поскольку именно таким образом горные

породы влияют на биоту и хозяйственную деятельность.

3.2. Горные породы нефтегазовых месторождений,

физико-механические свойства и пространственная

изменчивость, экологическая оценка

В качестве примера рассматриваются райны Лено-

Ангар-

ского плато, в пределах которого расположено Ковыктинское

газоконденсатное месторождение, участок опытно-

промышленной эксплуатации (ОПЭ), от которого начинаются

трассы газопровода КГКМ–Саянск–Иркутск на юг, КГКМ–

Окунайский на БАМе в северном направлении. Здесь развиты

горные породы и отложения кристаллического фундамента

Сибирской платформы (архея, нижний протерозой, рифей, венд),

палеозоя и мезозоя (осадочный

чехол кембрийская, ордовикская

и юрская системы) и кайнозоя.

Инженерно-геологические и инженерно-экологические

условия определяются составом горных пород, развитием

эндогенных и экзогенных процессов, строением рельефа,

подземными и поверхностными водами. Инженерно-

геологические и инженерно-экологические условия отражены на

карте (рис. 3.2.1) и таблице 3.2.1. В основе оценки лежит

структурно-формационный принцип. С учетом

качественных и

количественных показателей выделено пять инженерно-

геологических и инженерно-экологических комплексов.

1. Крайне неблагоприятные условия

Современный комплекс слагают рыхлые образования русел

и пойменных террас. Аллювий пойменных террас представлен

илами, глинами, песчано-галечно-валунным материалом с

прослоями песчаных глин и разнозернистых песков.

Максимальная мощность современных отложений – 5–7 м. В

целом высокая обводненность

и низкая несущая способность

пород, развитие многолетней мерзлоты, эрозионных процессов,

высокая опасность загрязнения поверхностных вод делают

рассмотренный комплекс наиболее неблагоприятным для

строительства.

2. Неблагоприятные условия

Плиоцен–нижнечетвертичные отложения относятся к

чингорской толще, которая сложена осадками озерно-

аллювиального типа. Осадки представлены переотложенными и

диагенетически переработанными продуктами коры

выветривания в поле развития ангарской, литвинцевской и

верхоленской свит, которые сохранились от размыва в виде

небольших массивов на Хандинско-Киренгском междуречье.

Неогеновые отложения представлены глинами различной

окраски и слоями песка.

Мощность Чингорской толщи на водоразделах не превышает

нескольких десятков метров, в долине р. Окукикты

предположительно может достигать 100–150 м.

Отложения чингорской толщи относятся к рыхлым

несвязным (пески, гравелиотые породы) и мягким связным

(глины, суглинки, супеси) породам. Они обладают предельно

малой степенью литификации

и высокой степенью изменчивости

физического состояния: от прочных до текуче-пластичных. При

строительстве, особенно на глинистых породах, могут

развиваться значительные и продолжительные осадки

сооружений, их сдвиги, обрушение стенок котлованов и другие

деформации, В процессе инженерно-геологических изысканий не

исключена возможность встречи данных отложений как на самой

трассе, так и на участках

размещения вспомогательных

сооружений.

Гипсово-доломитовая нижне-среднекембрийская формация

распространена на восточном крыле Хандинско-Киренгского

междуречья. Породы трещиноваты, кавернозны и закарстованы.

3. Средние условия

В состав терригенно-карбонатной нижнеордовикской

формации со структурно-денудационным рельефом входят

верхние части разреза усть-кутской свиты, представленные

чередованием песков, доломитов, известняков, алевролитов и

аргиллитов. Несмотря на значительное

участие в составе

карбонатных пород, на дневной поверхности карстовые формы

встречаются редко. Однако общая кавернозность пород, наличие

суходолов и выходы крупнодебитных трещинно-карстовых

источников свидетельствуют о возможности существования на

глубине крупных карстовых полостей. Известны случаи

провала бурового инструмента в карстовые полости при

бурении скважин Р14 (К-101). Зона выветривания данных

пород колеблется от 1 до 15 м, а на участках тектонических

нарушений возрастает до 30 м. В целом породы относятся к

прочным

скальным грунтам и выдерживают нагрузку до 20

МПа.

4. Относительно благоприятные условия

Породы красноцветной терригенно-карбонатной средне-

верхнекембрийской формации со структурно-денудационным

рельефом выполняют грабенообразную структуру на

продолжении Хандинской впадины. На западе впадины контакт

кембрийских и ордовикских пород проходит по разлому,

являющемуся частью системы Жигаловских дислокаций. В виде

полосы 5–7 км верхнекембрийские породы выходят на дневную

поверхность в краевой части

поля ордовикских отложений.

Рис. 3.2.1. Инженерно-геологические условия участка конденсатопровода

Ковыкта – Окунайский

ЛЕГЕНДА к рис. 3.2.1.

Таблица 3.2.1

Инженерно-геологические условия строительства

конденсатопровода

На отрезке Туколонь–Окунайский данные породы

сохранились от размыва в виде эрозионных останцов площадью

до

50–75 км

в привершинных частях Хандинско-Киренгского

междуречья. В привершинных условиях породы выветрены и

сдренированы; вместе с тем на участках плотных песчаников

известны случаи заболачивания. Граница пород кембрия и

ордовика сопряжена с Лено-Киренгским разломом, отделяющим

подвижную область от платформы.

5. Благоприятные условия

Красноцветная терригенная средне-верхнеордовикская

формация со структурно-денудационным рельефом занимает

самую

верхнюю часть плато в виде структурных останцов. Для них

характерен ступенчатый профиль; причем ступени выработаны в

песчаниках и имеют вид уступов, опоясывающих останцы. В

разрезе пород представлено чередование песчаников, аргиллитов,

алевролитов и мергелей с редкими прослоями известняков.

Мощность слоев от 5 см до 10 м. Общая мощность формации

составляет 180–200 м. Для

пород характерна в целом малая

прочность и слабая устойчивость к выветриванию. Большое

содержание глинистых веществ монтмориллонитового состава в

аргиллитах приводит к их повышенному набуханию при

замачивании, что влечет за собой процессы пластического течения и

оползни. Прочность пород низкая. Если она и достигает 3–60 мПа,

то при водонасыщении и промораживании снижается на 70 %.

Песчаники

неравномернозернистые, цемент базальный и поровый,

лимонитовый и глинисто-карбонатный. Карбонатность достигает 5–

6 %, преобладают фракции 0,1–0,5 мм, высока примесь пылеватых

частиц (14–37 %). Песчаники прочные, временное сопротивление

сжатию 50–72 МПа; водонасыщение и замораживание снижают

прочность на 28–35 %; выветрелые разности выдерживают нагрузку

до 25 МПа.

Водораздельное положение и сдренированность массивов,

достаточно высокая прочность пород в сухом состоянии

определяют благоприятные

условия строительства, а также

произрастания растительности и устойчивости почвенно-

растительного покрова к техногенному воздействию.

Литература

1. Сергеев Е. М. Инженерная геология – наука о геологической среде /

Е. М. Сергеев // Инженерная геология. – 1979. – № 1. – С. 3–19.

2. Ломтадзе В. Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. 2-е

изд., перераб. и доп. / В. Д. Ломтадзе. – Л. : Недра, 1984. – 511 с.