Исследования тектонических и тектогенных полей деформаций в верхних слоях литосферы

Развитие экономики горнопромышленных регионов заключается в комплексном развитии подземной инфраструктуры, с учетом закономерностей взаимосвязи физических процессов и явлений, протекающих во всех геосферах планеты. Научно необоснованное планирование подземной инфраструктуры привело к глобальным негативным последствиям. Возросли затраты на добычу полезных ископаемых, строительство, защиту и поддержание подземных и поверхностных объектов различного назначения. Увеличилась интенсивность проявлений таких аномальных геодинамических явлений (АГДЯ), как сейсмические явления, горные удары, выбросы горных пород и газов и др. Выделения метана, радона и других газов через нарушенную толщу массива вызывают нарушение озонового «щита» планеты, воздействуют на психофизиологическое состояние людей. Перераспределение полей деформаций влияет на атмосферное электричество, обуславливает изменение теплового потока и геомагнитного поля, состояние атмосферы и подземных вод и др.[1-5]. Результатом такой деятельности явилось нарушение экологического равновесия, появление геопатогенных зон, ухудшение психофизиологического и социального климата в регионе. Данная статья является продолжением цикла работ по исследованию генезиса и эволюции геодеформационных полей в верхних слоях литосферы, играющих важную роль в физических процессах и явлениях, протекающих на планете

Целью настоящей работы является исследование тектонических полей деформаций и напряжений с использованием компьютерных технологий для последующей разработки научных основ анализа и принятия инженерных, экономических и экологических решений по развитию инфраструктуры региона. [5].

Проблема представляет комплекс взаимосвязанных задач, объективное решение которых, возможно только на основе изучения природы и механизмов взаимодействия разновозрастных тектонических и техногенных полей деформаций с учетом ресурсных циклов, влияния полей деформаций на биологические объекты и человека. Рассматриваемую проблему можно разделить на следующие основные этапы:

разработка методики по определению параметров разновозрастных тектонических полей деформаций и программно-аппаратного комплекса для ее реализации;

изучение природы и эволюции деформационных полей Земли;

изучение природы и эволюции техногенных деформационных полей, обусловленных проведением горных работ;

установление закономерностей взаимодействия разновозрастных тектонических полей деформаций и напряжений с полями деформаций, обусловленными техногенной деятельностью

исследование взаимосвязей в системе «горный массив - биологические объекты» с целью определения приоритета и иерархии основных влияющих факторов;

разработка научных основ теории анализа и физической модели «единого» начального этапа развития различных аномальных геодинамических явлений;

построение феноменологических и физических моделей, описывающих различные механизмы протекания аномальных геодинамических явлений.

Ранее, были изучены закономерности развития деформационных полей (преимущественно техногенного происхождения) в массиве горных пород при отработке месторождений полезных ископаемых в сложных геотехнических условиях с использованием традиционных методов [1]. Была выполнена оценка влияния технологии извлечения полезных ископаемых на состояние геодеформационного поля и деформирование горных пород для сложных горно-геологических условий Донбасса [2].

Следующим этапом исследований стало определение параметров разновозрастных тектонических полей деформаций и напряжений. С этой целью в ДонНТУ разработана и апробирована в условиях Донецко - Макеевского района кинематическая методика реконструкции параметров палео- и неотектонических полей деформаций и напряжений [8, 9] Задача реализована в виде модели нейронных сетей с ограничениями и критериями, разработанными на основе положений концепции геоде формационных полей (ГД-полей) и методики реконструкции разновоз растных тектонических полей деформаций и напряжений. Применение аппарата нейронных сетей обусловлено тем, что в модели нейронных сетей задача формализуется через задачу распознавания образов, базирующуюся на алгоритме обратного распространения (back propagation algorith (BPA)). Алгоритм BPA в этом случае наиболее эффективен так как отношения между входом и выходом нелинейны, а количество обучающих данных весьма велико.

Реализация предложенной методики с использованием аппарата нейронных сетей позволила определить схемы траекторий главных осей эллипсоида суммарных деформаций региона, проанализированы стереограммы разрывов, зеркал скольжения, систем трещин (joint sets), а также составлены карты полей тектонических деформаций и напряжений. При наблюдениях в горных выработках среди мелкоамплитудных разрывов выявлено большое количество областей сдвиговых деформаций т.е. разрывов, у которых основная подвижка происходила в горизонтальной плоскости. Установлено, что основная масса АГДЯ (в частности, выбросов) на шахтных полях с интенсивным проявлением сдвиговой тектоники концентрируется в сдвиговых зонах. Фундаментальное изучение ГД- полей будет способствовать исследованию природы аномальных природных и техногенных явлений, разработке новых методов контроля и прогноза состояния горного массива, защиты природных и инженерных объектов от аномальных геодинамических явлений.

Перейти на страницу: 1 2

Публикации по географии >>>

Финляндия с точки зрения экономической географии
На заре нашей эры обширный регион, который начал именоваться Финляндией лишь в XV веке, ещё не составлял ни государственного, ни культурного целого. В первые 400 лет н. э., с началом развития земледелия, регион ...

Климат Уральских гор
Урал лежит в глубине. материка, удаленный на большое расстояние от Атлантического океана. Это определяет континентальность его климата. Климатическая неоднородность в пределах Урала связана прежде всего с его большой пр ...

Галерея

Демографические процессы

Демографические процессы представляют собой: рождаемость, продолжительность жизни, смертность, статистика абортов, детская смертность, самоубийства, миграция, интеллектуальная эмиграция из России.

>>>