Экологическая геология

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

исвойствами. 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

имолодых платформ, обнажающиеся на поверхности или прикрытые четвертичными отложениями, породы этого комплекса по инженерно-геологической классификации относятся главным образом к относительно твердым – полускальным;

51

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).

52

Вэкологической 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

Вкачестве примера рассматриваются райны Лено-Ангар- ского плато, в пределах которого расположено Ковыктинское газоконденсатное месторождение, участок опытнопромышленной 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

июрская системы) и кайнозоя.

Инженерно-геологические и инженерно-экологические условия определяются составом горных пород, развитием эндогенных и экзогенных процессов, строением рельефа, подземными и поверхностными водами. Инженерногеологические 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 инженерногеологических 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

53

рассмотренный комплекс наиболее неблагоприятным для строительства.

2. Неблагоприятные условия

Плиоцен–нижнечетвертичные отложения относятся к чингорской толще, которая сложена осадками озерноаллювиального 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

54

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.

55

4. Относительно благоприятные условия

Породы красноцветной терригенно-карбонатной средневерхнекембрийской 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

56

Таблица 3.2.1

Инженерно-геологические условия строительства конденсатопровода

58

На отрезке Туколонь–Окунайский данные породы сохранились от размыва в виде эрозионных останцов площадью до 50–75 км2 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 почвеннорастительного покрова к техногенному воздействию.

Литература

59

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.

60