Большинство традиционных методов физики Земли и прикладной геофизики могут использоваться при решении тех или иных геоэкологических и экологических задач. Краткая их характеристика, особенности методики и интерпретации даны ниже (Горбачев, 1990; Вахромеев, 1995; Хмелевской, 1997; Бондаренко и др., 1998).
4.4.1. Сейсмология и сейсмическое микрорайонирование. Выделение сейсмоопасных территорий с точки зрения места, балльности и времени землетрясений, проводимое в сейсмологии, имеет большое значение при геодинамических экологических исследованиях. Каждое землетрясение фиксируется сейсмическими станциями ряда обсерваторий одной или даже нескольких стран (см. п. 4.2.3). В результате обработки материалов получают следующие сведения о землетрясении:
- - положение эпицентра, т.е. проекции центра землетрясения (гипоцентра) на земную поверхность;
- - глубина гипоцентра;
- - интенсивность землетрясения, определяемая разными способами, например по величине относительной магнитуды M: M = lg [a(Δ) / а0(Δ)], где а (Δ) - амплитуда сейсмических сигналов на разных расстояниях от эпицентра Δ; а0(Δ) - стандартная амплитуда, соответствующая землетрясению, при котором на расстоянии Δ = 100 км величина сигнала дает на сейсмографе смещение 1 мкм;
- - энергия землетрясений Е, которую можно рассчитать, например, по следующим эмпирическим формулам: lg E = 9,9 + 2М - 0,24 М2 или lg E = 11,8 + 1,5 M (в эргах);
100
- - балльность Б, оцениваемая, например, по 12-балльной шкале Рихтера следующим образом: балльностям 3, 6, 7, 10 - 12 соответствуют магнитуды 2, 5, 6, 8 - 10.
В результате статистической обработки множества землетрясений строятся карты исходной балльности в мелких масштабах (мельче 1:1 000 000) для стран, континентов, мира. Они являются официальным документом, характеризующим сейсмическую опасность территории, которой, в частности, определяются условия и стоимость сейсмостойкого строительства. В зависимости от геолого-тектонических условий балльность конкретного участка может отличаться от исходной на ±2 балла. Если учесть, что увеличение балльности на единицу увеличивает стоимость строительства в два раза, то очевидна большая роль уточнения балльности. Оно осуществляется путем проведения специальных инженерно-геологических изысканий, включая методы геофизического картирования (дистанционные, гравимагнитные, электромагнитные, сейсморазведочные), называемого сейсмическим, микрорайонированием.
По данным картирования выявляются особо опасные участки: зоны, примыкающие к разломам, крупным литологическим контактам, являющиеся оползне- и лавиноопасными, и др. Далее уточняется балльность участков ответственного строительства. Для этого сначала осуществляется анализ материалов по прошлым землетрясениям в радиусе 100 км, их повторяемости, магнитуды. Затем производится микросейсморайонирование, которое включает выполнение малоглубинной (до 50 - 100 м) сейсморазведки. Она выполняется методом преломленных волн (МПВ) и служит для определения мощности четвертичных отложений, глубины залегания и состава коренных пород, глубины залегания подземных вод. Полученные граничные скорости VГ распространения упругих волн характеризуют прочностные свойства коренных пород. Если оценить плотность σ, например, по ядерным методам ГИС или измерениям на образцах, то можно рассчитывать акустическую жесткость во всех точках исследуемого участка (VГ · σ ). Сравнивая ее с акустической жесткостью эталонного участка VГЭ · σЭ, можно оценить приращение балльности по следующей эмпирической формуле: ΔБ = 1,7 lg(VГЭσЭ / VГσ). На эталонных (ключевых) участках, близких по геолого-геофизическому строению к изучаемому, ведутся специальные сейсмологические и сейсмические исследования. Более точные способы определения приращения или уменьшения балльности должны учитывать состав поверхностных отложений, их влажность, глубину залегания подземных вод и другие факторы.
101
