Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Для оценки возможного воздействия линеаментных сетей на генерацию форм карста и их морфометрию в пределах разных геоструктурных областей и территорий с дифференцированными литологическими типами карста рассматривались следующие районы (рис. 1):

1. Главная Кизеловская антиклиналь (горно-складчатая область, карбонатный карст);
2. Полазненский полуостров (платформенная область, карбонатно-сульфатный карст);
3. г. Кунгур (зона краевых прогибов, карбонатно-сульфатный карст);
4. Уфимское плато (зона краевых прогибов, карбонатно-сульфатный карст).

Территория города Кунгура, частично расположенная на северо-западной части Уфимского плато, включена в состав исследуемых районов в силу многолетних карстологических наблюдений, обширного материала по строению карстового массива.

Рис. 1. Схема расположения исследуемых объектов Пермского края: 1 - Главная Кизеловская антиклиналь; 2 - Полазненский полуостров; 3 - г. Кунгур; 4 - Уфимское плато. Красными точками обозначены карстовые поля, синими полигонами - водные объекты

Контроль линеаментов над генерацией форм карста и их возможное влияние на  морфометрические характеристики форм обусловлены в основном самой физической природой линеаментов. Разломно-разрывные сети, тектоническая и планетарная трещиноватость, пространственно хорошо совпадаемые в пространстве, а зачастую и в количественном отношении с линеаментами, позволяют применять линеаментный анализ на закарстованных территориях.

Анализ воздействия  линеаментов на карст осуществлен автором через набор показателей конфигурации линеаментной сети с последующей возможностью прогнозирования на их основе морфометрических характеристик карстовых форм.

Конфигурация линеаментов в плане позволяет выйти на их два структурных элемента: осевую часть линеаментов и узловую структуру линеаментов, то есть место их пересечения. Исходя из этого рассмотренными показателями являются:

1. Линейная плотность линеаментов L_L, км/км².

2. Количество пересечений линеаментов K_L, шт./км².

3. Блочность B, км².

4. Удаленность от линеамента U_L, м.

Примеры построения карт данных показателей приведены на рис. 2.

Методика, применяемая в данной работе, подразумевает индексное выражение показателей, получаемое путем деления частного значения показателя на ее максимум в месте локализации формы карста [4, 5]. Из табл. 1, в которой приведены данные максимумы, косвенно видно, что наиболее геодинамически активной территорией является площадь, занимаемая Полазненским полуостровом, наиболее стабильным регионом служит Уфимское плато.

Таблица 1. Максимальные значения линеаментных показателей в пределах исследуемых территорий в местах локализации карстовых форм

Из карстовых форм на рассматриваемых регионах рассмотрены воронки с провалами, объединенные в одну генетическую группу, и подземные карстовые полости, выявленные инженерно-геологическим, карстологическим бурением. Также в анализе участвовали потенциально ослабленные места карстового массива - зоны дробления. Для пород зон дробления характерна высокая степень выветрелости, сильная раздробленность трещинами, рухляковое состояние. Количественная характеристика карстовых форм и зон дробления по районам отражены в табл. 2.

Рис. 2. Карты линеаментных показателей в пределах г. Кунгура: А - линейная плотность линеаментов, Б - количество пересечений линеаментов, В - блочность, Г - удаленность от линеамента, Д - узловая удаленность

Таблица 2. Исследованные карстовые формы в пределах изучаемых территорий

* для карстовых полей и воронок ГКА диаметры не определены, в скобках - количество карстовых форм с данными морфометрии.

Следует отметить, что интенсивность закарстованности Уфимского плато выше, чем территории Главной Кизеловской антиклинали, однако имеющиеся данные позволили выделить большее количество поверхностных карстовых форм в пределах ГКА.

Аналогично с линеаментными показателями морфометрия карстовых форм и зон дробления согласно действующей методике также приводилась к индексному виду. При этом для поверхностных форм карста в расчет принимается средний диаметр, полученный осреднением длины и ширины формы, для подземных форм - вертикальная мощность.  

Максимумы морфометрических характеристик карстовых форм и зон дробления приведены в табл. 3.

Таблица 3. Максимальные значения морфометрических параметров карстовых форм и зон дробления на рассматриваемых территориях 

Обобщенные результаты линеаментного анализа выражаются в следующем: карстовые формы тяготеют к меньшим средним значениям линейной плотности линеаментов. Их количество также убывает по мере уменьшения количества пересечений линеаментов. Эта тенденция обусловлена пиковыми значениями показателя K_L, то есть незначительной площадью развития средних и максимальных интервалов данного показателя [2,3]. Значительная часть карстовых форм сосредоточена на блоках, ограниченных линеаментами, с незначительной площадью, что говорит о том, что зоны трещиноватости линеаментов полностью перекрывают такие блоки, что способствует развитию карстовых форм. Это также и подтверждено простейшей удаленностью от линеаментов (рис. 3) [1].

Схема изменения морфометрии по карстовым формам отражает следующие моменты (рис. 4): при сгущении линеаментов и их пересечений наблюдаются незначительные по размерам карстовые формы, а по мере удаления от линеаментов и увеличения площадей блоков, ограниченных линеаментами, их морфометрия возрастает.

Рис. 3. Частости встречаемости карстовых форм (ось Y) в равных интервалах значений линеаментных показателей (ось X), выраженной в индексной форме, в пределах всех  территорий: А - линейная плотность линеаментов; Б - количество пересечений линеаментов; В - блочность; Г - удаленность от линеамента

Рис. 4. Средние диаметры и высоты карстовых форм (ось Y) в равных интервалах значений линеаментных показателей (ось X), выраженной в индексной форме, в пределах всех территорий: А - линейная плотность; Б - количество пересечений линеаментов; В - блочность; Г - удаленность от линеамента

Полученные закономерности вполне пригодны для получения прогнозных уравнений.

Прогнозные уравнения для расчета индексных значений морфометрических параметров карстовых форм в зависимости от принятого к рассмотрению тренда и характера зависимости имеют следующий вид:

I = ax + b - линейная зависимость,

I = a ln x + b - логарифмическая зависимость,

I = a • e^bx - экспоненциальная зависимость,

I = a • x^b - степенная зависимость,

где I - прогнозный индекс морфометрии, д.е.; x - исследуемый показатель природного строения, выраженный в истинной форме; a и b - коэффициенты прогнозного уравнения.

Таблица 4. Прогнозирование вероятности образования форм карста и их морфометрии

Таким образом, линеаменты являются важнейшим фактором развития карста, контролирующим не только распределения форм карста, но и предопределяющим их величину.

Рецензенты:

Катаев Валерий Николаевич, доктор геол.-мин. наук, профессор кафедры, проректор по научной работе и инновациям, зав. кафедрой динамической геологии и гидрогеологии, ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», г. Пермь.

Ибрагимов Р. Г., доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой минералогии и петрографии, ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», г. Пермь.