Скоростная структура техногенно-изменённой верхней части разреза на Семипалатинском полигоне

• Автор: Беляшов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Общая характеристика проблемы и предшествующих сейсмических исследований

1.1 Характеристика изучаемого участка

1.2 Изученность скоростных свойств верхней части разреза в местах проведения подземных ядерных испытаний

1.3 Теоретическая оценка размеров зон взрывного разрушения

Выводы по Разделу

2 Анализ данных и методы построения модели верхней части разреза

2.1 Система сейсмических наблюдений

2.2 Данные полевых сейсмических наблюдений

2.3 Характеристика сейсмических данных
2.4 Определение скорости в ЗМС
2.5 Построение скоростного разреза методом прямого лучевого трассирования
2.6 Построение сейсмотомографической модели
2.7 Сопоставление результатов лучевого трассирования и
сейсмотомографии
Выводы по Разделу
3 Сейсмические модели верхней части разреза и структура
техногенного слоя
3.1 Двумерные скоростные разрезы
3.2 Трёхмерные скоростные модели верхней части разреза
3.3 Техногенные изменения скорости
3.4 Картирование откольного слоя и связь его мощности с величиной
заряда
Выводы по Разделу
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований. Подземные ядерные взрывы (ПЯВ), проведенные в большом количестве на площадке Балапан Семипалатинского испытательного полигона (СИП), оказали деструктивное воздействие на вмещающую геологическую среду с образованием определённых областей дезинтеграции горных пород, в том числе в верхней части разреза [Адушкин, Спивак, 2004; Михайлов и др., 1997].
Геоэкологическая обстановка в местах проведения скважинных ПЯВ формируется за счёт комплекса факторов, определяющих возможные механизмы переноса радионуклидов из очаговых взрывных областей в окружающую геологическую среду. К основным таким факторам можно отнести степень техногенной нарушенности среды, гидрогеологические и сейсмотектонические условия участка.
По результатам гидрогеологических исследований площадки Балапан [Коновалов и др., 2002; Проведение исследований и работ по снижению..., 2007; Горбунова и Иванов, 2008; Субботин и др., 2011] установлен активный напорный режим трещинно-поровых вод на глубине экзогенного изменения кровли фундамента в области естественных трещин, что, с учётом поствзрывной механической дезинтеграции вмещающих горных пород и возможного объединения естественной и техногенной глубинной трещиноватости, может способствовать выносу радиоактивных элементов из очаговых областей и их транспортировки в окружающую среду. Ситуация осложнена сейсмотектоническими условиями — площадка Балапан отличается блоковой структурой, сформировавшейся в результате активного длительного тектонического развития с элементами складчатости разных порядков и широким развитием разрывных нарушений от глубинных региональных разломов до интенсивной локальной трещиноватости [Коновалов и др., 1996]. По результатам инструментальных сейсмологических [Комплексные научные исследования..., 2011] и сейсмоакустических [Создание методических основ..., 2011] наблюдений
обнаружены проявления естественной активности по разломным структурам и наведённой сейсмичности в приочаговых областях ПЯВ, связанной с релаксационными процессами в напряжённо-деформированных породах [Мурзадилов и др., 2005; Астафуров и др., 2008]. Нестабильная сейсмотектоническая обстановка на глубине проведения ПЯВ усиливает эффекты распространения радионуклидов во вмещающей среде [Гринштейн, 2004; Горбунова, 2004; Мурзадилов и др., 2000]. Режимные наблюдения за рельефом дневной поверхности в эпицентральных областях ПЯВ [Паспортизация боевых скважин..., 2012] позволили выявить изменения её морфологии (вспучивание грунта и образование провальных воронок), происходящие в настоящее время. Этот факт может свидетельствовать о связи глубинных процессов с приповерхностными объектами.
Кроме того, радиологические обследования [Артемьев и др., 2001; Птицкая, 2002; Дубасов и др., 2003; Птицкая и др., 2005; Стрильчук и др., 2005; Отчёт о научно-технической деятельности ИРБЭ..., 2005; Организация системы мониторинга подземных вод..., 2006; Поляков и Кругликов, 2008] выявили в пределах площадки следы радиационного загрязнения в местах проведения подземных ядерных взрывов не только на уровне грунтово-трещинных вод, но и на дневной поверхности в южной части площадки (в реке Чаган).
Территория площадки Балапан активно используется в хозяйственной деятельности региона — в северной её части разрабатываются два крупных месторождения полезных ископаемых (угольное и молибденовое). В центральной и южной частях развито скотоводство и грунтово-трещинные и поверхностные воды используются в качестве питьевой воды.
В связи с вышесказанным актуальным является выделение техногенных проницаемых структур верхней части разреза, по которым из очагов подземных ядерных взрывов вместе с грунтово-трещинными водами в окружающую среду (вплоть до дневной поверхности) могут распространяться радионуклидные остатки [Хромушин и др., 2000; Такибаев, 2003; Мукушева и др., 2006]. Сейсмические технологии являются эффективными дистанционными методами

откольных проявлениях с горизонтальными размерами от 1 до 4 км, расположенные на глубине до 100 - 140 м с мощностью 40 - 100 м.
расчетные размеры откольной зоны. Звёздочками показана глубина заложения
заряда.
Выводы по Разделу
1. Анализом ранее полученных скоростных параметров среды, подвергшейся воздействию ПЯВ, установлено, что использовавшиеся системы наблюдений обеспечивают глубинность сейсмических разрезов до 80 - 100 м, что недостаточно для выделения техногенно-изменённых областей в верхней части разреза. Кроме того, обработка сейсмических данных проводилась без достаточного анализа свойств волнового поля и их связи с параметрами сейсмотомографических моделей.
2. Теоретические расчёты размеров зон взрывного разрушения вмещающей геологической среды по формулам и закономерностям, полученным разными исследователями, в том числе и для площадки Балапан, определяют области откольных проявлений в верхней части разреза в качестве целевых объектов для сейсмического изучения. При плотном размещении боевых скважин отдельные откольные области могут трансформироваться в непрерывные слои (зоны) протяжённостью до 4 км и мощностью до 100 м.