УДК 550.34

Р.А. Орлов1, Э.В. Калинина1,2, И. А. Сизаск1,2

СЕЙСМИЧЕСКОЕ МИКРОРАЙОНИРОВАНИЕ ЕЛАНСКОГО ЛИЦЕНЗИОННОГО УЧАСТКА

Рассмотрен пример сейсмического микрорайонирования на ВКМ Еланского лицензионного участка с целью детальной оценки приращения бальности относительно карты сейсмического районирования территории РФ (ОСР-97-С).

Ключевые слова: сейсмическое микрорайонирование, микросейсмический шум, сейсмология.

Вближайшие годы на территории Воронежского кристаллического массива (Воронежская, Белгородская, Липецкая и Курская области) предполагается строительство целого ряда крупных промышленных комплексов, горнодобывающих предприятий, новых блоков атомных электростанций и других особо ответственных объектов. В соответствии с требованиями нормативных документов, регламентирующих размещение подобного рода объектов, обязательным условием при инженерно-геологических изысканиях таких объектов является детальная оценка сейсмической опасности.

Внастоящее время основой для такой оценки является схема общего сейсмического районирования (ОСР-97) территории Российской Федерации, составление которой было завершено в 1997 году и целый ряд нормативных документов, регламентирующих их проведение. Комплект из трех вероятностных карт общего сейсмического районирования (ОСР-97- А, ОСР-97-В, ОСР-97-С), отражающих различную степень сейсмической опасности в баллах по шкале MSK-64 создан на основании нового подхода с позиций учения о сейсмодинамике

[1].Как видно рис. 1 большая часть территории Воронежской области, включая город Воронеж, на схеме ОСР-97-С характеризуется 6 бальным уровнем сейсмической активности. Комплект карт ОСР-97 построен для средних грунтов II категории (необводненные суглинки и супеси, чередование глин и песков). Для насыпных и песчаных грунтов, а также обводненных грунтов, приращение сейсмической балльности на небольших участках может составлять балл и даже больше по сравнению с картами общего районирования. Наиболее древними, из сохранившихся в районе работ отложений осадочного чехла, являются породы верхнего девона, представленные, в основном, глинистыми и терригенными породами.

Рис. 1. Фрагмент карты сейсмического районирования России (ОСР-97-С)

Для изучения грунтовых условий на локальных участках, выделенных под строительство ответственных объектов, приводятся дорогостоящие инженерно-геологические изыска-

284

ния, включающие бурение скважин, геофизические работы, лабораторные испытания грунтов. Гораздо быстрее и дешевле такое районирование можно выполнить с использованием методики сейсмического микрорайонирования. Идея метода состоит в сравнении характеристик микросейсмического шума, изученных одновременно на базовой (эталонной) точке с известным геологическим разрезом и сейсмическими характеристиками грунтов (плотность, скорость сейсмических волн) и на полевых пунктах, где эти характеристики не известны. Различия в амплитудах колебаний и их частотных характеристиках на полевой и эталонной точке позволяет районировать территорию по принципу «больше-меньше» от эталона [2-5]. Такие работы были проведены на лицензионном участках «Еланский» (площадь 30 кв. км, плотность наблюдений более 3 точек на кв. км (рис. 2).

Рис. 2. Уточненная схема сейсмической интенсивности по результатам сейсмического микрорайонирования Еланского лицензионного участка

В качестве опорного сейсмологического пункта с эталонными грунтами II категории была выбрана точка за пределами участка работ с известным геологическим разрезом осадочного чехла. Непосредственно на участке были изучены характеристики микросейсмического шума более чем в 100 пунктах. По результатам измерений была построена уточненная схема сейсмической интенсивности сотрясений(c использованием материалов Р.А. Дягилева), представленная на рис. 2.

Хорошо видно, что интенсивность сотрясений на изученном участке реально изменяется от 5.5 в центральной и северо-восточной части до 6.8 баллов в юго-западной. Такие различия объясняются литологическим разнообразием пород осадочного чехла и степенью их обводненности.

Наиболее древними, из сохранившихся в районе работ отложений осадочного чехла, являются породы верхнего девона, представленные, в основном, глинистыми и терригенными породами. Выше залегают отложений меловой системы (пески и глины) и неогеновые образования. Отложения четвертичной системы распространены повсеместно. Непосредственно на участке работ среди них представлены водно-ледниковые, ледниковые, озерноболотистые отложения днепровского возраста (оледенения). В литологическом плане четвер-

285

тичные породы представлены песками, суглинками, глинистыми песками и глинами. Обращает на себя внимание, что практически все четвертичные отложения на участке представлены продуктами донского оледенения (620-530 тыс. лет назад), которое захватило практически всю территорию современной Воронежской области и продвинулось с северо-запада языком шириной 400 км до 50о с.ш.

На рис. 3 представлен разрез северо-восточного простирания через участок работ. По профилю I-I проведено изучение приращений интенсивности микросейсмического шума относительно эталонного пункта по 12 полевым точкам в диапазоне частот 2.0-3.3 и 3.3- 10.0Гц и геологический разрез осадочного чехла до глубины 100 метров. Основой разреза явились геологические колонки трех скважин, пробуренных на участке.

Как видно рис. 3, в северо-восточной части профиля ледниковые отложения представлены зандровым флювиогляциалом (от sand – песок) и гляциолимнеем (ледниково-озерные отложения). Зандр – пологая, волнистая равнина, расположенная перед внешним краем конечных морен. Она сложена слоистыми осадками ледниковых вод: гравием, песками с прослоями суглинков.

Рис. 3. Разрез по профилю I-I: а) результаты сейсмического микрорайонирования;

б) геологический разрез осадочного чехла по линии. Условные обозначения: 1- потоковый флювиогляциал, пески, гравий; 2 – зандровый флювиогляциал, супеси;

3 – гляциолимний, глины, суглинки; 4 – морена, глины, суглинки; 5 – аллювий, пески, глины; 6 – глины неогенового возраста; 7 – песчаники верхнего девона;

8 – полевые пункты измерения МСШ; 9 – скважины

Ниже по разрезу залегает морена – глины, суглинки и супеси с валунами. Морена подстилается песками и глинами общей мощностью до 25 метров.

Такой разрез в восточной части всего участка работ очень близок к грунтам на опорном пункте. Этим объясняется тот факт, что приращения интенсивности сотрясения на большинстве пунктов измерений имеют значения не более ±0.1-0.2 балла по шкале VSK-64, что можно объяснить только незначительными изменениями литологического состава ледниковых отложений по латерали.

В юго-западной части профиля мы наблюдаем другую картину. В связи с таянием ледника и его отступлением на север связано образование мощных потоков талых ледниковых вод. Главным образом это слоистые пески и галечники. Именно такой процесс происходил в юго-западной части участка при отступлении ледника, формировался потоковый флювиогляциал (гравий, пески с прослоями суглинков, супеси) мощностью до 40 метров.

Все вышесказанное позволяет рассматривать микросейсмической шум (МСШ) как элемент постоянно действующего сейсмического поля, несущего информацию о литологическом составе геологической среды и ее напряженно-деформационном состоянии.

Выводы.

286