Курсовая работа: Карстовые процессы

Для изучения устойчивости геологической среды перед геофизикой ставятся следующие задачи:

· Выделение регионов, где встречаются растворимые породы, оценка литологии и мощности перекрывающих пород, самих карстующихся пород и глубины залегания базиса коррозии, т.е. поверхности скальных пород, ниже которой нет закарстованности.

· Изучение гидрогеологических условий: наличия водоносных и водоупорных пород, пластовых и трещинно-карстовых вод, их минерализации, динамики (скоростей движения и фильтрации).

· Выявление трещинно-карстовых зон, отдельных карстовых форм, полостей и т.п.

· Оценка динамики карстово-суффозионных процессов и устойчивости закарстованных территорий.

Возможность решения поставленных задач геофизическими методами определяется различием геофизических свойств закарстованных скальных пород по сравнению с теми же породами, но не затронутыми карстовыми процессами (ниже базиса коррозии), и перекрывающими, как правило, песчано-глинистыми породами. Закарстованные породы, несмотря на наличие в них полостей, заполненных воздухом, отличаются, тем не менее, пониженными удельными электрическими сопротивлениями и скоростями распространения упругих волн, существованием аномалий естественного электрического поля, повышением гамма-активности. Это объясняется наличием в них глинистых пород и трещинно-карстовых подземных вод, характеризующихся пониженными удельными электрическими сопротивлениями, а часто и скоростями упругих волн. Глинистые породы повышают гамма-активность, измеряемую при гамма-съемках, а трещиноватые – альфа-активность, измеряемую при эманационной (радоновой) съемке.

Решение первой задачи производится геофизическими методами, используемыми для картирования. В условиях круто слоистых сред применяются методы гравиразведки, магниторазведки, электромагнитного профилирования (методами естественного поля (ЕП), сопротивлений (ЭП), низкочастотного (НЧП) и высокочастотного (РВП)), гамма- и эманационные съемки. В условиях горизонтально и полого залегающих пород используются электромагнитные зондирования (вертикальные (ВЭЗ), частотные (ЧЗ) или становлением поля (ЗС) или другие), а также сейсморазведка методом преломленных (МПВ) и отраженных (МОВ) волн.

Решение задач также проводится одиночными или режимными электромагнитными профилированиями, сейсморазведкой МПВ. С помощью скважинных геофизических исследований изучаются физические свойства горных пород вокруг скважин и между скважинами, определяются скорости движения и фильтрации подземных вод. Применение не менее двух методов, например одного электроразведочного и одного сейсмического, может дать более достоверное решение поставленных задач.

В качестве примера эффективности скважинных геофизических исследований при изучении карстово-суффозионных процессов можно привести результаты режимных наблюдений на территории г. Москвы, проведенные в рамках Программы мониторинга геоэкологических процессов в городе Москве на 2004-2005 год. Рассмотрим эту программу поподробнее.

??????????? ????????????? ???????? ?????????? ?????? ?????? ??????????? ???????? ?????????????????? ??????? ? ??????? ??????????? ??????????????? ????????????? ?????????, ?????????? ????????????? ???????????? ?????????? ????? ??????. ????????? ??????? ????????-???????????? ???????? ?? ?????????? ?????? ?????????? 15 ?????????? ??????????.???????????? ???????? ????? ????? ? ?????? ???? ??????? ???, ?? ????? ???????? ? ?????????? ???????????? ????????? ????? ? ?????? ???????????? ????? ? ???????? ????????? ????? ????????? ?????????? ?????????? ????????????? ??????? ?????????? ?? ??????????? ? ?????????? ?????????? ? ???????? ????????? ???? ?????? ? ????????? ?? ???????? ??? ?????????? ??????????? ???????????? ???????????????? ?????????? ?? ???????? ?????????? ???????? ???????? ????????, ? ????? ???????? ? ?????????????? ??????? ?????????? ??????.??????????? (? 1974 ????) ???? ?????????? ?? ????????? ????????? ???????, ??? ??????? ???????????? ???????? ??? ??????????????? ????????? ???????? ????? ?????????-????????????? ????????? ???????? ??????????? ? ?????????? ?????????? ?? ???????????? ?????? ? ?????? ???????????.????? ???????, ???????? ??????? ????????? ? ????????????? ????? ?????? ????????? ? ?????????? ???????????.??? ??????????? ??????????? ???????? ? ??????????????? ????????-???????????? ????????? ?????????????? ????? ????, ??????? ???????? 16 ?????? ?????? ????????????? ??????? (?? 3 ???????? ? ?????) ? 11 ????????? ???????. ????????????? ???????? ????? ???? ??????? ? ??????? ???????????? ? ???? ?? ?????????? ? ??????????????? ??????? ?? ???????. ???????????? ??????? ????????????? ?? ??????? ?????????? ??????????????? ?????, ??????? ?????????? ??????? 100 ?.???????? ?????????? ?????????? ? ????????????? ?????????? ??? ??????????? ????????-???????????? ????????? ???????? ????? ????????? ??? ??????, ???????????, Ca, Mg, Na+K, HCO3, SO4, Cl, CO2(????.), O2, pH, ????? ?????????????, ????? ?????????, ????????????? ? ?????????? ?????????????, Sr, ????????????????? ????????, ?????????????????? ??????, ???????? ??????.?????????? ????? ??? ???????? ? ???????? ????????? ????????? ???????? ???? ???????? ????????????????? ??????? (???).

Геоинформационные системы с каждым годом приобретают все более важное значение для географической науки. Это объясняется простотой использования данных технологий и нарастающей многофункциональностью создаваемых систем.

Применение геоинформационных систем, позволяет избежать некоторых недостатков, ранее используемых количественных методов. Они, в частности, дают возможность значительно сэкономить время проведения исследований, позволяют избавиться от ошибок, связанных со сложными расчетами, а самое главное, – быстро и качественно визуализировать полученные результаты, воплотив их в тематическую географическую карту, график, или же представив цифровую информацию в виде результирующих таблиц.

????????????? ???-?????? ? ???????? ??????, ? ???? ???????????? ?????, ???? ??? ??????? ????????? ?????????. ???????? ??????????? ???? ????? ???????? ????????????? ??????????? ??????????? ???, ?????????? ????????????, ??? ??? ??? ?????????? ?????? ??????, ???????? ???? ??????? ?????? ?? ??????????? ????????. ??????????, ??? ??? ????????? ??????????? ?????? ???????????? ????????, ?? ????? ????????? ??? ????, ??? ??? ?? ????????????? ??? ???????? ?????????? ?????????? ? ??????????? ????????.

Основные составляющие ГИС – это тематическая и функциональная часть.

Тематическую часть можно подразделить на основные тематические базы данных и сопутствующие. Для предлагаемой системы основными тематическими базами будут являться те данные, которые соответствуют цифровой проекции условий карстообразования, – то есть генетическим факторам. Сопутствующие базы данных отображают факторы, влияющие на протекание карстового процесса.

Функциональная основа представляет собой машинную реализацию модели процесса, со всеми алгоритмами и функциями. В функциональную часть также входит топографическая основа.

Топографическая основа для ГИС-систем является важнейшей составляющей, на которую может накладываться любой изучаемый процесс или объект, и само существование ГИС обусловлено наличием топографической основы, как элемента создаваемого электронного географического пространства.

??? ??? ?????? ?? ?????????? ?????????, ??? ?????? ?????????? ??????????? ??????? ??? ????????????? ? ??????, ???? ??? ???????? ?????????? ???????????????. ? ????? ? ????, ???????????????? ??????? ??? ?????????? ???????????? ???? ????-?????? ???????? ????????????? ?.?. ????????[4] ? ??????? ???????? ???????? ???????? ??????. (???????: 1 ? ???????????? ?????, 2 ? ?? ?????????????????, 3 ? ?????????? ???, 4 ? ? ?? ????????????? ?? ????????? ? ????????? ???????.)???????, ?? ????, ???????????? ?????????, ???????? ??????? ????????????????? ??????????? ????????? ????????? ?????. ??????, ?? ????? ???????????? ????????, ?????????????? ?? ??? ???? ???????, ?????????? ???????? ??????? ??? ???????????? ???????, ??????? ?????? ???????? ????????? ???????????: ??????????? ??????????????? ???????????, ????????? ???????? ???????? ??????? ? ?????????? ?? ???????, ?? ???? ????????????? ??????????? ????????????????? ????????.

Ведущие факторы, отражая пространственную и временную изменчивость карстовой среды, могут являться основой инженерно-геологических, гидрогеологических и других оценок и прогнозов. В этом заключается возможность создания в функциональной части ГИС оценочно-прогнозного или управляющего блока.

Факторы, отражающие первое условие развития карста, – наличие растворимых пород, – объединяются в геологической базе данных, в которую входит:

· Распространение карстующихся пород по площади и в разрезе.

Основное внимание уделяется сочетаниям карстующихся и некарстующихся пород. В электронно-картографической части строятся геологические карты и разрезы.

· Мощность карстующихся пород.

От мощности зависит развитие глубинного карста;

· Дислоцированность и неотектонический режим карстовых массивов, которые определяют, при достаточной мощности известняков, размеры карстовых пещерных и гидрогеологических систем;

· Литологические особенности карстующихся и некарстующихся пород развитых в регионе;

· Химический состав горных пород.

От чистоты известняков зависит степень их карстуемости, а от наличия некарстующихся пород, возможность поступления концентрированного поверхностного стока из области их развития. Создаются литологические карты и база данных химических анализов карстующихся пород.

Второе условие – наличие водопроницаемости карстующихся пород представлено геолого-структурной и тектонической базой данных. Сюда входят следующие факторы:

1. Условия залегания пород.

При достаточных углах падения пород межпластовые трещины становятся водопоглощающими;

2. Тектоническая трещиноватость.