Сторінка
6

Геофізика ландшафтів

, (2.33) де D P - додатковий тиск; h - початкова висота струк-тури; r b - питома вага води; r w -питома вага вуглеводнів. У певний час геологічного розвитку починається міграція вуглеводнів, яка призводить до заміщення води в ембріональних структурах більш легкими вуглеводнями і виникнення додаткової сили - надлишкового тиску, вектор якої скерований догори. Внаслідок появи додаткової сили відбувається порушення початкової рівноваги і починається ріст структури. Амплітуда зміни висоти структуру орієнтовно можна бути визначена за формулою

, (2.34.) де D h - амплітуда приросту висоти структури; r z -середнє значення питомої ваги гірських порід. Як видно з (2.33), ще одним чинником порушення рівноваги може буди зменшення геостатичного навантаження, яке може бути пов’язане з проявом ерозійно-денудаційних, а деяких випадках і антропогенних процесів на земній поверхні. Останнє пов’язане з переміщенням значних мас гірських порід в відкритих копальнях та під час великих будов. Так, після створення котловану глибиною 20 м під час будови Саратовської ГЕС амплітуда підняття його дна становила 10 см, а збільшення пористості (від 0.76 до 0.86) спостерігалося до глибини 50м. Цей факт для теоретичного ландшафтознавства має принципове значення з тієї точки зору, що доводить можливість спровокованого в результаті господарської діяльності зародження геосистем, які впливають не тільки на зміну в будові ландшафтів, а й призводить до активізації геологічних процесів. Дещо нижче ми розглянемо також можливість порушення рівноваги в геологічних структурах в результаті експлуатації родовищ вуглеводнів, нагнітання в них технічної води. Зараз же звернемо увагу взагалі на те обставину, що екзогенні чинники теоретично можуть провокувати активність ПГО. З цих позицій цікаво розглянути приуроченість значної кількості родовищ нафти та газу до річкових долин. Їх формування пов’язане зі значним виносом мас гірських порід, що веде до локального зняття геостатичного навантаження і формування ембріональних складок. Якщо це збігається у часі з початком міграції вуглеводнів та формуванням їх покладів слід очікувати, що перевагу в розвитку отримають ті структури, які знаходяться в межах річкових долин. У подальшому при продовженні процесу міграції вуглеводнів починає діяти механізм утворення надлишкового тиску / 4/ і починається автономний ріст локальних структур / 21/. Таким чином, з аналізу рівняння (2.33.) випливає, що процес складкоутворення не є процесом чисто екзогенним і що він при визначених умовах може провокуватися поверхневими явищами. Наявність механічного зв’язку між ерозією і денудацією поверхні та формуванням складок дає підставу для виділення ландшафтно-геологічних систем, верхньою межею яких є земна поверхня, а нижньою - зона згасання складки. Положення цієї зони залежить від наявності в осадовій товщі пластичних верств - солей або глин, перетікання яких компенсує підйом у верхніх верствах осадової товщі. Як приклад цього можна привести геологічний розріз Шугоровської антикліналі (рис.2.10.), в якій виположування пов’язане з наявністю глинистих відкладів. Аналізуючи можливі шляхи розвитку цих систем можна зазначити, що вони відносяться до систем відкритого типу, структура зв’язків яких обумовлює до їх саморозвиток. Цей механізм базується на тому, що чим значніший процес ерозії тим більша амплітуда підйому осадової товщі і, як наслідок, подальша інтенсифікація ерозії. Окрім того саморозвиток системи забезпечується допливом вуглеводнів, кількість яких в структурі, її висота, а також величина додаткового тиску в ній визначаються рекурентним рівнянням. Такий зв’язок між елементами системи означає, що стан змінної, що аналізується в певний момент часу визначається, як станом інших змінних в передній момент часу і її власним станом. Для систем, що аналізують це пов’язано з припиненнямнадходження вуглеводнів, або з розривом перекриття, тобто кінець розвитку систем обумовлюється зовнішніми по відношенню до неї чинниками. Останнє може призвести до зворотного розвитку, оскільки витік вуглеводнів викличе падіння тиску в структурі після чого порушиться рівноваги, яка склалася на момент розриву перекриття. Порушення рівноваги можливе і в результаті антропогенової діяльності, зокрема під час експлуатації родовищ нафти та газу, яка завжди супроводжується падінням тиску в покладах. Виходячи з рівняння (2.33.), ми повинні очікувати осідання поверхні над експлуатованими покладами і як показують дослідження в різних регіонах, це явище має досить широке поширення. Так Г.Т.Овтанов / 11/ наводить дані, які свідчать про те, що в районі родовища Сабунчі (Азербайджан) протягом 16 років щорічне осідання поверхні становило приблизно 40 мм. Д.А. Лілієнберг /8/ наводить приклади осідання поверхні над родовищами Азербайджану до 1-2.5 м протягом 50 років. У США над родовищами Вілінгтон і Солт-Лейк амплітуда опускання дорівнює 10 м та 12 м за період 50 років. Щорічне опускання поверхні над Шебелинським родовищем дорівнювало 25 мм, над родовищем Газлі (Узбекистан) - 10-20 мм, родовищем Гронінгем (Голландія) - 200 мм / 8/. З експлуатацією родовищ нафти та газу пов’язане також виникнення техногенних землетрусів, які можуть досягати досить високих амплітуд, як це було у Газлі у 1975 році / 24/ та на Сахаліні у 1995 році. Незначні поштовхи є у районах нафтогазових промислів звичайним явищем. Окрім порушення Рис.2.10. Геологічний розріз Шугурівської антикліналі (Поволжже) існуючої рівноваги виникнення техногенних землетрусів пов’язане з геометрією локальних структур, які можуть бути прирівняні до конструкції арки. Така конструкція якийсь час може утримувати рівновагу після зниження пластового тиску, але її руйнування відбувається стрибкоподібно. Техногенні землетруси можуть бути також викликані штучним підйомом рівня підземних вод у водосховищах, а також при нагнітанні технічних води в антиклінальні структури / 6, 22/. В обох випадках це відбувається за рахунок порушення рівноваги між геостатичним та гідростатичним тисками. Приведена вище модель фізичного впливу покладів вуглеводній на динамічний стан осадової товщі у цілому пояснює утворення над ними ландшафтно-геоморфологічних аномалій. Найбільш простим їх типом є деформація земної поверхні, це явище має широке поширення в різних регіонах, але найбільш наглядним воно є в межах молодих морських рівнин аридних зон, де ерозійні процеси відіграють другорядну роль. На малюнку 2.11. приведеній приклад деформування поверхні над родовищами Узень та Жетибай (Зах. Казахстан). Як видно з малюнка деформації розміщуються безпосередньо над склепіннями структур. Їх амплітуда при цьому складає 10-20м. Окрім деформування осадової товщі в результаті тектонічної активності інтенсивно розвивається тріщинуватість, що є причиною зміни динаміки підземних вод і пов’язаних з нею ландшафтно-геоморфологічних процесів, тип яких визначається особливістю ландшафтів. У цьому місці доцільно звернути увагну на інваріантність геологічної частини геосистеми. Функціонування приведеного вище мехазму визначається виключго особливоятями будови осадової товщі. Перш за все, чередуванням пластів-колекторів та пластів-екрані. Останні являються тією поверхнею де відбувається взаємодія геостатичних та гідростатичних сил. При їх відсутності така взаємодія неможлива. Вплив геосистем подібного типу на розвиток ландшафтної сфери визначається фізико-механічними влас-тивостями гірських порід, що виходять на поверхню і безпосередньо приймають участь у формуванні ландшафтів, співвідношенням між кількість атмосферних опадів та випаровуванням, положенням базису ерозії та денудації. Тобто, розмаїтість ландшафтних умов передбачає при формування на одній і тій самій геологічній основі геосистеми різних її підтипів, що буде залежати від конкретних ландшафтних умов кожного конкретного регіону. В одному випадку, коли поверх- ня представлена глинистими відкладами і в умовах високої аридності це будуть добре виражені деформації поверхні, в умовах гумідного клімату, то окрім деформації поверхні функціонування геосистеми призведе до розвитку ерозійних, карстових, просадочних, гравітаційних та їм подібні процесів. Зовсім інший тип проявлення геосистем цього типу буде спостерігатися в тому випадку, коли поверхня складена піщаними відкладами. Розвиток тріщинуватості в верхній частині осадової товщі в комплексі з її деформацією призведе до підвищення інтенсивності фільтрації підземних і утворення серії локальних аномалій електростатичного поля, вплив яких на динаміку еолових процесів і призведе до утворення ареалів лінійно-пасмових еолових форм. У цьому випадку починає діяти геосистема вищого рангу, ніж ті про які йшла мова вище, кожна з розглянутих раніше геосистем входить в неї на правах складової. У випадку ж коли поверхневі умови сприяють розвитку не еолових процесів, то на поверхні відбудеться формування ареалів розвитку генетичних форм відповідного типу, ерозійних, карстових, термокарстових, просадочних та інших. Ці форми, які утворилися в межах в межах локальних деформацій є вторинними, накладеними по відношенню до базової поверхні. Слід звернути увагу на те, що для функціонування розглянутих вище типів геосистем, з якими повязано утворення окремих лінійно-пасмових форм головною умою є наявність піщаних відкладів, в незалежності від особливостей глибинної геологічної будови. В цьому випадку довжина цих форм обумовлюється тектонічними факторами, зокрема довжиною активних ділянок розломів. Яке ж практичне значення мають результати проведеного аналізу? По-перше, знання структури геосистеми, та закономірностей її функціонування та прояву у різних типах ландшафтів дозволяє теоретично обгрунтувати використання ландшафтно-індикативних методів в комплексі різних видів геологічних досліджень. По-друге, дозволяє свідомо підходити до прогнозу, як природних змін стану цих ландшафтів, так і змін викликаних антропогеновою діяльністю, зокрема можливістю виникнення техногенних землетрусів, та осідання поверхні в зонах експлуатації нафтових та газових родовищ, штучних підземних газосховищ Окрім того, знання функціональних зв’язків дозволяє поставити питання і про цілеспрямований вплив на розвиток цих систем.