Неотектоника и природные катастрофические процессы

АВТОРЫ КУРСА:
доц. Зайцев Владимир Александрович
доц. Романовская Мария Александровна

Геологический факультет МГУ, кафедра динамической геологии, тел. 939-19-12


Курс читается в 6 семестре для студентов специальности "Геология" (специализация "Геологическая съемка и поиски месторождений полезных ископаемых").
Объем курса - 24 часа лекций.
Форма контроля. Курс завершается зачетом.


Аннотация.

Курс состоит из ведения и двух частей.

Во ведении даются: цель и задачи курса, общие представления, основные понятия, история изучения неотектонического этапа и его роли в опасных геологических процессах.

В первой части рассматриваются методы изучения неотектонических движений (структурно-геологические, геоморфологические, морфометрические, дистанционные, геофизические, инструментальные, изучения напряженного состояния). Принципы построения карт новейшей и современной тектонической активности. Основы системного подхода к изучению тектонических движений. Системная тектодинамическая модель литосферы. Тектонофизические методы изучения механизма новейшего структурообразования. Методы рангового анализа неотектонических движений. Использование рангового подхода в решении задач прогнозирования.

Во второй части рассматриваются - природные геологические катастрофы. Классификации геокатастроф. Медленные, быстрые и мгновенные геокатастрофы. Математическое описание катастроф. Теория катастроф и ее применение к конкретным задачам геодинамики. Нелинейная геодинамика. Опасные геологические процессы, связанные с эндогенными факторами. Сейсмичность с точки зрения нелинейной геодинамики. Геокатастрофы, связанные с экзогенными процессами.

Введение

Цель и задачи курса. История представлений о причинах возникновения природных катастроф. Эволюция понятия "катастрофы" в геологии. Концепция катастрофизма в геологии. Геологическое время (абсолютная геохронология) и понятие "катастроф". Катастрофические события в масштабе геологического времени. "Неокатастрофизм", дискуссия о принципах развития в геологии. Представления о глобальности и синхронности проявления геологических процессов в истории Земли.

Современные представления о катастрофах. Пути реализации геологических процессов и влияние внешних и внутренних факторов на их развитие. Современный сценарий геологических процессов в различных геосферах Земли, их взаимосвязь, ранговый анализ. Неравновесное состояние системы - определяющий фактор процессов самоорганизации вещества. Понятые детерминированного хаоса и принципиальное изменения представлений о предсказуемости развития системы. Определение неотектоники. Основные понятия и история изучения неотектонического этапа и его влияния на опасные геологические процессы.

Часть 1.

Земля как сложная динамическая саморегулирующаяся система. Основные особенности энергетического баланса Земли. Основные круговороты вещества: водный, биогеохимические, денудации-седиментации-метаморфизма-магматизма, циркуляция атмосферы и океана. Современные представления об основных закономерностях и взаимосвязях различных процессов, происходящих в литосфере. Неотектоника как научная дисциплина. Общие понятия, определения, терминология. Новейшие и современные тектонические движения. Объекты изучения неотектоники. Методы изучения вертикальных и горизонтальных неотектонических движений:

1. Структурно-геологические методы (изучение фаций и мощностей, региональных стратиграфических перерывов, тектоно-магматических циклов, палеонтологических остатков);

2. Геоморфологические методы (изучение орографических особенностей рельефа на суше и подводой, морфометрических параметров, характера строения речных долин и береговых линий, поверхностей выравнивания и т.д.);

3. Дистанционные методы (исследование ландшафта с помощью космо- и аэроснимков, дешифрирование цифровых картографических материалов, теодолитная съемка, аэровизуальные наблюдения.);

4. Геофизические методы (изучение гравитационных, магнитных и геотермических аномалий, сейсмологические данные, сейсмическое зондирование, палеомагнетизм, геоэлектрические параметры);

5. Инструментальные методы (изучение современных тектонических движений на геодинамических полигонах, повторная триангуляция, высокоточное нивелирование, радиоинтерференционный метод определения расстояния между пунктами наблюдений, данные GPS, деформографы);

6. Гидрологические методы (изучение современных тектонических движений при помощи мореографов и футштоков, мониторинг изменения уровня подземных вод);

7. Геохимические методы (изучение газового дыхания Земли, водородные, гелиевые, радоновые и прочие эманации);

8. Историко-археологические методы;

9. Тектонофизические методы изучения напряженного состояния (по сопряженным системам скалывания, при помощи статистического анализа трещиноватости, методом кинематического анализа).

Принципы построения карт новейшей и современной тектонической активности. Их типы и масштабы. Производные от карт новейшей тектоники. Карты градиентов, тектонической активности, дробности, дисперсии амплитуд неотектонических движений.

Соотношение современных, новейших и более древних движений. Выделение групп, категорий и типов движений. Основы системного подхода к изучению неотектонических движений. Постулаты и принципы системного подхода. Системная тектодинамическая модель литосферы. Понятие о рангах неотектонических движений. Характер и специфика проявления неотектонических движений на платформенных и орогенных территориях. Методы рангового анализа неотектонических движений для дизъюнктивных и пликативных деформаций. Тектонофизические методы изучения механизма новейшего структурообразования.

Часть 2.

Природные геологические катастрофы. Классификации геокатастроф. Медленные, быстрые и мгновенные геокатастрофы. Математическое описание катастроф. Теория катастроф и ее применение к конкретным задачам геодинамики. Нелинейная геодинамика (роль нелинейности, неравновесности природных систем, неоднородность физических свойств геологической среды и т.д). Тектоническое разрывообразование как пример нелинейного катастрофического процесса.

Опасные геологические процессы связанные с эндогенными факторами.

Общие сведения о землетрясениях. Энергия (и магнитуда) землетрясений. Интенсивность колебаний. Изосейсты. Частота землетрясений. Графики повторяемости. Эпицентр и гипоцентр. Очаг землетрясения. Глубины очагов землетрясений. Макросейсмическое поле. Сейсмическая активность. Сейсмическая сотрясаемость. Современные модели сейсмического процесса. Компьютерное моделирование механизма землятресения. Связь новейших и современных тектонических движений с сейсмическим режимом различных геоструктурных областей. Возбужденная сейсмичность. Сейсмичность с точки зрения нелинейной геодинамики. Сейсмическое районирование. Сейсмо­стойкое строительство. Моретрясения, цунами. Примеры катастрофических землетрясений и цунами. Прогноз землетрясений.

Тектонический крип. Исследование новейших и современных разломов, приводящих к геокатастрофам.

Неотектоника и вулканизм. Распространение вулканов на Земном шаре. Границы литосферных плит и вулканизм. Сейсмофокальные зоны. Тихоокеанское огненное кольцо. Внутриплитный вулканизм. Грязевой вулканизм. Факторы геологического риска, связанные с вулканизмом: лавовые потоки, взрывные волны, тефра, палящие тучи, вулканические газы, лахары и наводнения, цунами, резкие изменения климата. Примеры катастрофических извержений прошлого. Примеры катастрофических явлений, связанных с вулканизмом в ХХ столетии. Предсказание опасных явлений, вызываемых вулканической деятельностью.

Понятие “медленных катастроф”, или “катастроф тренда”. Геохимические и геофизические аномалии, связанные с активными геологическими разломами. Геопатогенные зоны (ГПЗ), обусловленные развитием новейшей разломной тектоники. ГПЗ - зоны биологического и социального дискомфорта. Причины влияния ГПЗ на растительный и животный мир. Влияние ГПЗ на здоровье и поведенческие функции человека. Примеры воздействия на биоту.

Геокатастрофы связанные с экзогенными факторами.

Роль неотектонических разломов в возникновении и активизации экзогенных процессов. Гравитационные процессы. Устойчивость склонов. Обвалы, осыпи, провалы, крип (глубинный, склоновый, криогенный, антропогенный). Горные удары. Аквально-гравитационные процессы (оползни). Роль геолого-геоморфологического строения района, подземных вод, абразионных, эрозионных, карстовых, суффозионных, сейсмогенных и антропогенные факторов в зарождении и развитии оползневого процесса. Гравитационно-аквальные процессы (глетчерные оползни, оплывины, селевые потоки, лахары, лавины, солифлюкция). Гравитационно-подводные процессы.

Изменения уровня морей и океанов. Абразия, роль неотектонического фактора.

Карст. Роль неотектонического фактора в развитии карстовых и суффозионных процессов.

Техногенное воздействие на литосферу.

Мониторинг природных и Природно-технических систем (ПС и ПТС). Основы геодинамического мониторинга. Организация мониторинга. Методы, используемые для мониторинга (наземные режимные геодезические наблюдения, геохимические и гидродинамические наблюдения, гидрологический мониторинг, деформометрические, наклономерные и уровнемерные на6людения, повторные высокоточные гравиметпрические наблюдения, сейсмические режимные наблюдения).

Организация банков данных по геокатастрофам. Современное развитие компьютерной техники и телекоммуникаций, как универсальный инструмент изучения геокатастроф. Компьютерные программы для обработки данных о геокатастрофах. Поиск и работа с существующими базами данных в сетях, связанных с сетью Интернет. Использование технологий GIS (географических информационных систем) и распределенных баз данных.

Проблемы предсказуемости геокатастроф. Понятие о "подготовке" катастрофы. Представления о структурно-геологических региональных концентраторах напряжений и деформаций. Моделирование на эквивалентных материалах для целей районирования территорий по степени деформационной опасности в разных масштабах. Системный, ранговый подход к прогнозным оценкам места, времени, характера (силы) катастрофы. Стратегия проведения научных исследований и проектно-изыскательских работ в районах природного риска.

Литература

1. Лобацкая Р.М., Кофф Г.Л. Разломы литосферы и чрезвычайные ситуации. М. Изд.-полиграф.комплекс Российского экологич. федерального информ. агентства.1997, - 198 с.

2. Мягков С.М. География природного риска. М. Изд. МГУ. 1995, - 222 с.

3. Николаев Н.И. Новейшая тектоника и геодинамика литосферы. М.:Недра, 1988, - 491с.

4. Шейдеггер А.Е. Физические аспекты природных катастроф. М.:Недра, 1981, - 232с.