Зв’язок гідрогеологічного та геодинамічного станів Закарпатського внутрішнього прогину

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Закарпаття - регіон, де реєструються місцеві землетруси. Останній період сейсмічність регіону відмічена збільшенням кількості зареєстрованих місцевих землетрусів. Сейсмічність регіону супроводжується змінами параметрів його геодинамічного стану. Сучасні рухи земної кори в Закарпатському внутрішньому прогині, зокрема в зоні Оашського глибинного розлому, зв'язані зі змінами параметрів гідрогеологічного стану. Аномальні геологічні процеси, що проявляються в регіоні, супроводжуються варіаціями параметрів спостережуваних геофізичних полів. Досліджено зміни величини прискорення сучасних рухів та рівнів води в свердловинах - підвищені величини прискорення сучасних рухів передують місцевим землетрусам. Інтенсивні атмосферні опади викликають підняття рівня води в свердловинах (глибинами 530 м та 8 м на території режимної геофізичної станції «Тросник» Відділу сейсмічності Карпатського регіону Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України) та річці Тисі. Реєструються швидкі горизонтальні рухи верхніх шарів земної кори, які через деякий період супроводжуються підвищеною місцевою сейсмічністю. Розширення порід викликало спад рівня води в свердловинах. Варіації рівня води в свердловинах можна використовувати як індикатор підготовки екологічно небезпечних процесів у Закарпатському внутрішньому прогині.

Екологічний стан Закарпаття визначається комплексною дією різних чинників: гідрологічних, кліматичних, геологічних та антропогенних. Загрозу створюють гідрологічні та геофізичні фактори. Останні періоди відмічені проявами підвищеної сейсмічної активності регіону, а також кількістю зареєстрованих відчутних землетрусів.

На території Закарпаття тектонічні рухи у вигляді зсувів та землетрусів також створюють безпосередню загрозу населенню, хоча відбуваються рідко. Дослідження параметрів геодинамічного стану Закарпатського внутрішнього прогину проводяться з другої половини минулого сторіччя. Відділ сейсмічності Карпатського регіону та Карпатське Відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України проводять геофізичний моніторинг регіону. Інформацію про сейсмічність регіону отримують із сітки режимних геофізичних станцій, на яких змонтовані сучасні цифрові сейсмометри; характер сучасних горизонтальних рухів досліджується на деформографічних станціях «Королево» (зона Оашського глибинного розлому), «Берегово-2» (Берегівське горбогір'я), на яких змонтовано кварцові деформографи різної бази. В результаті досліджень отримані важливі результати, що дають нам відомості про будову земної кори та стан сейсмотектонічних процесів в регіоні [1-5]. Результати, отримані під час дослідження певних екологічних проблем, важливі для узагальнення та систематизації проблем охорони довкілля та раціонального природокористування.

Постановка завдання. Метою роботи є дослідження небезпечних геологічних явищ в регіоні шляхом моніторингу гідрогеологічних та сейсмотектонічних процесів.

Для досягнення мети необхідно вирішити такі основні задачі:

- дослідити екологічний стан регіону;

- проаналізувати варіації параметрів гідрогеологічного стану регіону;

- дослідити сейсмічний стан регіону;

- встановити зв'язок між гідрогеологічними параметрами та сейсмонебезпечними процесами.

Об'єктом дослідження є екологічно небезпечні процеси в регіоні.

Предметом дослідження є параметри гідрогеологічного стану регіону: рівень води в свердловинах, рівень води в річці Тисі та метеорологічні параметри (атмосферні опади) та їхній вплив на розвиток геологічних процесів.

На Режимній геофізичній станції «Тросник» Відділу сейсмічності Карпатського регіону Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України проводяться вимірювання рівня води в свердловинах № 831 глибиною 530 м та іншій - глибиною 6 м. Аналіз результатів вимірювань, проведених в минулі роки, вказав на взаємозв'язок параметрів гідрологічного та геодинамічного станів. Атмосферні опади викликають підняття рівня води в свердловинах та на річці Тисі. Зміна параметрів гідрологічного стану викликає динамічні складові в сучасних рухах земної кори. А це може при певних фізичних умовах викликати зміни в геомеханічній системі земної кори. Результатом таких змін може бути сейсмічна розрядка регіону. Для розуміння процесів, які проходять в геологічних структурах регіону, необхідно дослідити варіацію параметрів гідрогеологічного стану регіону, сейсмічності та сучасних рухів у верхніх шарах земної кори. Було проведено вимірювання рівня води в свердловині, як результат комплексної дії геофізичних та метеорологічних чинників. Охарактеризовано варіації рівня води в свердловинах на РГС «Тросник» в місячних діапазонах 2012-2016 рр. Розглянуто зв'язок коливань рівня води в свердловинах та місцевої сейсмічності. Сейсмічність проходить на фоні розширення порід, падіння рівня води в неглибокій свердловині. Результати вимірювань параметрів метеорологічного стану та аналіз результатів геодинамічних і сейсмічних процесів в зоні Оашського глибинного розлому за минулі роки приводить до висновків:

- атмосферні опади в регіоні викликають підняття рівня води в річці Тисі; гідрогеологічний свердловина закарпатський

- відмічено підвищення рівня води в свердловині глибиною 6 м;

- сучасні горизонтальні рухи земної кори в період підвищення кількості опадів зазнають стиснення в першій половині року; відсутність опадів призвело до зменшення рівня води в річках, у той же час на перетині графіків сучасних рухів та рівня води в Тисі відбуваються місцеві землетруси;

- глибока свердловина слабо реагує на зміну гідрологічного та метеорологічного стану регіону;

- виділено гідрологічну складову сейсмічності регіону.

Зв'язок сейсмічностей регіону Вранча та Закарпаття було відмічено в дослідженнях просторово-часового розподілу сейсмічності Карпато-Балканського регіону. Відомо про метеорологічні фактори впливу на сейсмічність регіону. Дослідження цих процесів відкривають щоразу нові особливості геомеханічних явищ. Геодинамічний стан регіону визначає сейсмічність та його прояви. Тобто, рухи кори як вертикальні, так і горизонтальні приводять до зміни структури середовища, відповідно змінюються параметри геофізичних полів. Вивчення сучасних рухів вимагає застосування дорогих пристроїв, та спеціально облаштованих лабораторій. В той же час відмічено зв'язок рівня води в свердловинах із рухами кори, необхідно удосконалити методику спостереження та точність вимірювання. Різні свердловини по-різному реагують на зміни характеру рухів кори. Неглибокі свердловини більш контрастно реагують на рухи кори: розширення та стиснення. Відповідно, розширення породи викликає спад рівня води в свердловині та навпаки: стиснення - підняття рівня води в свердловині. Глибока свердловина реагує на рухи порід у річному діапазоні. Відмічено рухи висоти рівня води в свердловинах у різних напрямах. Тому актуальною задачею гідрогеологічних спостережень є вивчення залежності рівня води в свердловинах від різних метеорологічних факторів.

Вплив гідрологічних факторів на сейсмотектонічні процеси в регіоні досліджують недавно. В Закарпатті геодинамічний стан досліджують спеціалісти відділу сейсмічності Карпатського регіону Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України та Карпатського відділення ІГФ НАН України. Проте вже тепер отримано важливі результати, які дають змогу отримати картину підготовки та протікання важливих геологічних процесів-землетрусів.

Багаторічні дослідження встановили гідрологічні впливи на розрядку напружено деформованого стану порід. Підняття води в річках басейну Закарпаття, викликане інтенсивними атмосферними опадами, порушує геомеханічну рівновагу та може спровокувати місцевий землетрус. Ці факти підтвердилися в 2006 році, 2011 році, 2012-2014 рр., коли було зареєстровано відчутні місцеві землетруси.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Деформаційні процеси в регіоні характерні розширенням порід величиною +5х10-7. Сейсмічність в 2016 році становила 140 місцевих землетруси. Оскільки гідрогеологічний фактор є основний фактор впливу на місцеву сейсмічність, то необхідно дослідити рівень води в доступних свердловинах. Проведено вивчення залежності рівня води в свердловинах глибинами 530 м та 8 м та місцевою сейсмічністю, параметрами кінематичних характеристик сучасних рухів кори.

Січень 2016 року. Розглянуто варіацію рівня води в свердловині № 831 (глибина 530 м) (рис. 1).

Рівень води в свердловині глибиною 530 м корелюється з віковим ходом сучасних горизонтальних рухів у Закарпатському внутрішньому прогині.

Проаналізувавши варіацію рівня вод в свердловині (глибина 530 м), відмічено: рівень води в глибокій свердловині слабо реагує на геофізичні процеси. Існує зв'язок варіаційпараметрів метеорологічного стану та гідрологічного стану зі сейсмотектонічними процесами в регіоні (рис. 2).

Метеорологічні параметри впливають на гідрологічний стан регіону, відбувається порушення гідромеханічної рівноваги, виникають швидкі рухи верхніх шарів земної кори. Аномалії прискорень сучасних рухів передують сейсмічності регіону. Розглянуто вплив атмосферних опадів на рівень води в свердловині глибиною 530 м (рис. 3).

Сейсмічність регіону в цей період припадає на низький рівень води в свердловинах, що визначає процес розширення порід в регіоні.

Розглянуто варіацію рівня води в свердловині № 530 м в лютому 2016 року (рисунок 4).

Рис. 5

В лютому місяці 2016 році спостерігали стиснення порід, а в другій половині місяця почалося розширення порід. Рівень води в глибокій свердловині відповідно піднявся, а надалі спадав. Проведено аналіз зв'язку рівня води в глибокій свердловині режимної геофізичної станції «Тросник» (530 м) із кінематичними характеристиками геомеханічних процесів у зоні Оашського глибинного розлому за весь 2016 рік. У статті представлено результати досліджень за перші місяці 2016 року. Досліджено кінематичні характеристики сучасних рухів та їх зв'язок із варіаціями рівня води в свердловині глибиною 530 м за лютий 2016 року (рис. 5).

Зміни рівня води в свердловині глибиною 530 м відповідає підвищеним амплітудам коливання прискорення рухів кори. Рухи земної кори в період зміни знаку сучасних рухів характерні прискореннями з аномальними значеннями. Розглянуто зміни рівня в свердловині глибиною 530 м на РГС «Тросник» в березні 2016 року та варіацію сучасних горизонтальних рухів в зоні Оашського глибинного розлому на ПДС «Королево». Рухи верхніх шарів земної кори в регіоні - це розширення порід (рис. 6).

Рівень грунтових вод у глибокій свердловині від опадів та рухів земної кори суттєво не залежить. Проведено аналіз зв'язку гідрогеологічних параметрів, метеорологічних параметрів із проявами екологічно небезпечних геологічних процесів в регіоні за квітень 2016 року. Зміна рівня води в свердловині корелюється з коливаннями зміщень точки спостережень в штольні ПДС «Королево». Інтервали підвищених значень кінематичних характеристик сучасних горизонтальних рухів супроводжуються змінами рівня води в свердловині та активізацією сейсмічності в регіоні (рис. 7).

Рис. 6

Рис. 7

Аналіз отриманих залежностей за січень-квітень 2016 року приводять до висновків: зміщення порід корелюється з рівнем води в свердловині глибиною 530 м. Атмосферні опади в регіоні викликають підвищення рівня води в річках Закарпатського внутрішнього прогину, відповідно реєструються аномалії у варіаціях рівня води в свердловинах. Гідрогеологічні аномалії супроводжуються інтервалами підвищених значень кінематичних характеристик. Сейсмічність регіону припадає на періоди, коли проходять процеси стиснення порід, що викликало підняття рівня води в свердловинах.

Висновки з проведеного дослідження. З наведеного вище можна зробити наступні висновки:

- сучасні рухи земної кори, виміряні на Пункті деформографічних спостережень «Королево» в зоні Оашського глибинного розлому за 2016 рік, представляють собою розширення порід величиною +3.8 х10-7 (+380 нстр);

- інтенсивне розширення порід припадає на період понижених рівнів води в річці Тисі, рівень води в свердловині відповідно падає;

- рівень води в глибокій свердловині (глибина 530 м) реагує на рівень води в річці Тисі;

- рівень води в свердловинах та річках зв'язаний із геодинамікою регіону та сейсмічною активністю в регіоні;

- землетруси місцевого значення відбуваються після реєстрації гідрологічних аномалій в регіоні.

Таким чином, свердловини можна використати як індикатор напружено-деформованого стану порід. Досліджуючи варіації рівнів води в свердловині, ми отримуємо інформацію про сейсмотектонічний стан регіону.

Література

1. Ігнатишин В. Геофізичні та сейсмологічні дослідження в центральній частині Закарпаття. (За результатами режимних спостережень на РГС «Тросник», ПДС «Королеве», РГС «Берегове») / В. Ігнатишин, Д. Малицький // Сейсмологічні та геофізичні дослідження в сейсмоактивних регіонах: матеріали наукової конференції-семінару, присвяченої 80-річчю з дня народження Тараса Зиновійовича Вербицького (29-30 травня 2012 р). - С. 58-64.

2. Ігнатишин В.В. Геофізичні спостереження в Закарпатті та їх результати / В.В. Ігнатишин, Д.В. Малицький // Геодинаміка. - № 2(15). - 2013. - Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. - С. 154-156.

3. Ігнатишин В.В. Геодинамічні процеси та просторово-часовий розподіл сейсмічності Закарпатського внутрішнього прогину / В.В. Ігнатишин, Д.В. Малицький, Ю.Т. Вербицький / Сейсмотектонічні та геофізичні спостереження в сейсмоактивних регіонах: матеріали наукової конференції-семінару присвяченої пам'яті Т.З.Вербицького (3-5 червня 2014 р.) - Львів: В-во «СПОЛОМ», 2014. - С. 63-70.

4. Ігнатишин В.В. Динаміка сучасних рухів земної кори та сейсмотектонічний стан зони Оаш- ського глибинного розлому / В.В. Ігнатишин, Д.В. Малицький, М.Б. Ігнатишин // Сейсмотектонічні та геофізичні спостереження в сейсмоактивних регіонах: матеріали наукової конференції-семінару, присвяченої пам'яті Т.З.Вербицького (3-5 червня 2014 р.) - Львів: В-во «СПОЛОМ», 2014. - С. 56-62.

5. Ігнатишин В.В. Геодинамічний та сейсмічний стани Карпатського регіону / В.В. Ігнатишин, В.В. Ігнатишин (мол.) // Міжнародна наукова конференція. Астрономічна школа молодих вчених Україна, Київ (26-27 травня 2016 р.). Програма і тези доповідей. - С. 49-50.

Размещено на Allbest.ru