Инженерно-геокриологические условия любой территории формируется под влиянием двух групп факторов: зональных (современные климатические условия) и региональные (геологическое строение и тектонические особенности). Их взаимодействие рассматривается как сложная система, в которой все компоненты взаимодействуют между собой и окружающей средой. Эти взаимосвязи для районирования территории изучают в камеральных условиях, для составления карт - выявляют в процессе геокриологической съемки.
Под инженерно-гекриологическим районированием понимают выделение на территории съемки участков, различающихся условиями формирования и распространения криолитозоны
Геокриологическое районирование обычно выполняется
в масштабе менее 1: 1 000 000. Карты таких масштабов характеризую преимущественно пространственную изменчивость основных характеристик криолитозоны (рис. 2. 1).
Рис. 2.1. Карта распространения криолитозоны на территории СССР для оценки инженерно-геологических условий при строительстве [15]:
1 – граница подзон; 2 – граница областей; 3 – граница реликтовых мерзлых толщ; 4 - граница зон сплошного и несплошного распространения мерзлых грунтов; 5 – южная граница распространения
При разработке карты геокриологического районирова-
ния Забайкалья, для разработки золота методом кучного выщелачивания, например, нами выделены следующие типы криолитозоны по площади распространения (S, %): сплошной (S > 90), прерывистый (S = 75-90), массивно-островной (S = 25-75), островной (S = 5-25) и редкоостровной (S< 5) (Рис. 2..2).
Рис. 2.2. Основные месторождения золота в криолитозоне Забайкальского края пригодные к освоению и осваиваемые* методом кучного выщелачивания, м-б 1: 7 500 000
I - криолитозона зонального типа: 1 - плоскогорье Южной окраины Сибирской платформы; массивно-островная криолитозона, площадь от 25 до 75% (S=25-75%), температура 0..-4 °С (t = 0...-4 °C), мощность (h) 50...250 м. 2 - горные сооружения Альпийского типа; прерывистая и сплошная, S >75 %, t = -3...-10°С, h = 300...1000 м.
3 - Витимское плоскогорье и Северная часть Олекминского станови-
ка; прерывистая, S = 75...95%, t = -1...-5 °C, h = 50...300 м. 4 – средне-
горье Центрального и Восточного Забайкалья; прерывистая, S = 75...95%, t = -1...-4 °C, h = 50...300 м, массивно-стровная, S=25-75%, t = -1...-3 °C, h = 50...250 м. 5 - низкогорье Центрального и Юго-Восточного Забайкалья; островная S = 15...25%, t = 0...-2 °C, h < 50. 6 - низкогорье Юго-Восточного Забайкалья; островная, S = 5...25%, t = 0...-1 °C, h < 20 м.
II - криолитозона азонального типа; 1 - впадины Байкальского типа; прерывистая, S = 75...95%, t = -1...-5 °C, h = 100...400 м. 2 - впадины Байкальского типа и межгорной котловины; массивно-островная, S = 25...75%, t = 0...-2 °C, h < 200 м. 3 - аллювиальные равнины и степи; редкоостровное, S < 5%, t = 0...-0,5 °C, h = 5...20 м. 4 - впадины Монгольского и Забайкальского типа; островная, S = 5...25%, t = 0...-0,5 °C, h = 10...40 м.
III - прочие обозначения: 1 - индекс геокриологического региона; 2 - границы между геокриологическими регионами; 3 - границы криолитозоны азонального типа. 4 – месторождения золота: 1 – Средне-Сакуканское, 2 – Казаковское, 3 – Погромное*, 4 – Дельмачинское*, 5 – Талатуйское* и Теремкинское*, 6 – Дарасунское*, 7 – Воскресенское, 8 – Ернистое, 9 – Балджиканское, 10 – Любавинское, 11 – Илинское, 12 – Сыпчугурское, 13 – Шундуинское, 14 – Фатимовское, 15 – Среднеголготайское, 16 – Балейское и Тасеевское, 17 – Бугдаинское, 18 – Козловское, 19 – Карийское*, 20 – Алескандровское, 21 – Ключевское, 22 – Уконинское, 23 – Амазарканское*, 24 – Итакинское
Карты на рис. 2.1 и рис. 2.2 характеризуют криолитозону как среду, в пределах которой решаются многоцелевые задачи - строительства, разработки месторождений полезных ископаемых и т.п. Решение этих задач базируются уже на более детальных и всесторонних исследованиях динамики и закономерностей формирования и трансформации состава, строения и свойств массивов мерзлых пород при проведении инженерно-геокриологических съемок.
Инженерно-геокриоглогическая съемка – это основной вид геологического изучения территории в геокриологическом аспекте – представляет собой процесс изучения многолетнемерзлых горных пород и криогенных явлений. Она включает в себя комплекс полевых и камеральных исследова-
ний, направленных на выявление частных и общих законо- мерностей формирования криолитозоны и криогенных процессов и образований. В процессе съемки решаются следую-
щие вопросы:
- устанавливаются закономерности распространения криолитозоны по площади и в разрезе в зависимости от изменения геолого-географических условий;
- исследуется пространственная изменчивость состава, свойств и криогенного строения мерзлых, промерзающих и оттаивающих пород в зависимости от их возраста, генезиса, типа промерзания и динамики криогенного процесса;
- выясняются закономерности температурного режима пород на подошве слоя сезонного промерзания-оттаивания и на глубине нулевых годовых амплитуд на основе факторного анализа существующих природных условий и их динамики;
- выявляются закономерности формирования глубин сезонного промерзания – оттаивания пород, их динамики во времени и связи с изменениями факторов природной среды;
- устанавливаются генетические типы таликов, особенности их формирования и развития, распространения и характера проявления;
- выявляются закономерности развития и распространения криогенных процессов и образований в зависимости от комплекса природных условий;
- изучаются особенности взаимодействия криолитозоны с подземными и поверхностными водами в современных природных условиях и в историческом плане;
- выясняются инженерно-геокриологические особенности и проводится оценка сезонной и многолетней криолитозоны и криогенных процессов в зависимости от направления хозяйственного освоения территории;
- анализируется опыт строительства и других видов освоения;
- устанавливается история развития криолитозоны в связи с динамикой климата и геологической историей региона.
Методика проведения геокриологической съемки не стандатизирована, хотя основные ее положения разработаны и успешно используются для картирования мерзлых пород. Она заключается в детальном изучении геокриологических
условий на ключевых участках в тесной взаимосвязи со всем комплексом природной обстановки и в первую очередь с геолого-генетическими типами пород. Выявленные на ключевых участках (на основе применения анализа влияния факторов) частные и общие закономерности формирования геокриологических условий переносятся на сходные по природным условиям участки, выделенные при ландшафтном микрорайонировании территории. При таком подходе на ключевых участках проводят все работы, входящие в состав съемки. Методика выбора ключевых участков и проведения работ в их пределах освещены в работах [12, 18, 22].
Ключевые участки должны характеризовать типичные и локально распространенные геокриологические условия. При проведении мелкомасштабной инженерно-геокриологи-ческой съемке, ключевой участок, как правило, представлен несколькими ландшафтными микрорайонами (типами) местности, при крупномасштабной – один микрорайон (тип).
При всех масштабах съемки соблюдается постоянное условие, которое заключается в единстве методики съемки т.е. выявлении общих, региональных и частных закономерностей формирований геокриологических условий, на которых базируется инженерно-геокриологическое картирование, прогнозирование криогенных процессов и инженерно-геокриологическое районирование территории.
Мелкомасштабную съемку 1:200 000 – 1:100 000 проводят на больших площадях. При этом достаточно детально исследуют геокриологические условия на ключевых участках и боле обобщенно на остальной территории. Целью этой съемки является инженерно-геологическая и гидрогеокроиологическая оценки территории на стадии перспективного планирования развития народного хозяйства и разработки схем инженерной защиты территории. Карты этого масштаба ус-
пешно используют также при выборе конкурентноспособных
трасс протяженных магистральных объектов (газо- и нефтепроводов, автомобильных и железных дорого и т.д.), а также для составления программ дальнейших инженерно-геологических изысканий и исследований.
Среднемасштабную съемку (1:50 000 – 1:25 000) выполняют для изучения инженерно-геологических и гидрогеокриологических условий больших и сравнительно больших территорий. Материалы ее служат основой для районирования и составления схем комплексного освоения территории на основе разрабатываемого общего регионального и конкретного прогнозов. По результатам съемки разрабатывают ТЭО новых трасс железных и автомобильных дорог, магистральных трубопроводов, обустройства новых месторождений, а также определяют первоочередные районы, в пределах которых следует развивать боле детальные исследования для выбора строительных площадок.
Крупномасштабную съемку (1:10 000 и крупнее) проводят для детального исследования инженерно-геокриоло-гических условий определенного района или участка и специализируют в основном на определенный вид освоения территории. Материалы съемки позволяют решать задачи, связанные с выбором строительных площадок, створов плотин, мостовых переходов и тоннелей. Обычно по таким материалам разрабатывают технический проект и рабочую документацию, а также план разведочных и опытных работ и стационарных наблюдений.
Крупномасштабная съемка завершается составлением карты инженерно-геокриологических условий, а также прогнозных геокриологических карт на периоды строительства и эксплуатации. Карты первого вида отражают весь комплекс факторов природных условий или отдельные их составляющие, которые учитываются при проектировании, возведении и эксплуатации сооружений.
Карты специального инженерно-геокриологического районирования используются для определенных практичес-
ких целей. При их составлении применяют другой подход и
иные критерии. В основу такого районирования может быть
положено разделение территории съемки по принципу использования мерзлых пород в качестве основания сооружений или по степени пригодности территорий для определенного вида строительства, по сложности осуществления раз-
личных мероприятий при хозяйственном освоении территорий, по условиям и способам разработки месторождений полезных ископаемых и т.п. Но инженерно-геокриологическое районирование территории съемки для любых целей базируется на оценке существующих природных условий и полученных в результате прогнозных расчетов.