Введение. 1. Геологическая среда Современные представления о геологической среде Стабильность и устойчивость геологической среды

Геологическая среда как активная иерархически устроенная термодинамическая система с внутренними источниками энергии

1.1. Современные представления о геологической среде

Широко используемое настоящее время в науках о Земле понятие "геологическая среда" по-разному трактуется у различных авторов в зависимости от направлений их исследований. Рассмотрим встречающиеся формулировки этого термина. В методологическом аспекте эта категория может рассматриваться с двух сторон. Первая базируется на том, что геологическая среда это сложный объект природы, объективно существующий независимо от человека и его деятельности (Голодковская Г.А., Котлов В.Ф., Трофимов В.Т., Шаумян Л.В. и др.). Геологическая среда состоит из отдельных элементов - рельефа, горных пород, подземных вод, многолетней мерзлоты, а также природных процессов и т.д. Ломтадзе В.Д. [1] дает такую трактовку этому термину "Каждая территория на Земле с ее рельефом, процессами и явлениями представляет собой геологическую среду жизни и деятельности человека. Геологическая среда - это окружающие нас геологические условия. Геологическая среда возникает и меняется во взаимодействии с атмосферой, гидросферой, биосферой и внутренними сферами Земли". В этом взгляде интересным является то, что геологическая среда привязывается к определенной территории и то, что она взаимодействует с внешними природные силами, постоянно изменяя свое термодинамическое состояние.

Второй взгляд (Л. Мюллер, М.В. Рац, Е.М. Сергееев, В.Т. Трофимов и др.) заключается в том, что под геологической рассматривается среда взаимосвязанная с ка-ким то конкретным объектом. Это может быть любой искусственный инженерный объект или объект живой природы. "Геологическая среда это комплекс геоморфологических, геофизических и геохимических условий, в которых существует организм (в том числе человек и его хозяйство)" [2]. В данном случае под геологической средой пони-мается верхняя часть литосферы, включающая горные породы, почвы, флюиды подвергающиеся воздействию человека. Такое определение с одной стороны искусственно сужает границы геологической среды до глубины освоения литосферы человеком, а с другой расширяет, дополняя категорию новыми элементами - результатами жизнедеятельности человека, например, сточные воды, отвалы горных предприятий и т.п.

Наиболее известным считается определение данного понятия у Е.М. Сергеева [3, 4], "геологической средой называют верхнюю часть литосферы, рассматриваемую как многокомпонентную систему, находящуюся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека, в результате чего происходит изменение природных геологических процессов и возникновение новых антропогенных явлений, что в свою очередь вызывает изменение инженерно-геологических условий строительства объектов на определенной территории. Основные элементы геологической среды - горные породы, подземные воды, формы рельефа, геологические процессы и явления и их инженерно-геологические аналоги". В данном случае термин связывается с техногенной деятельностью человека, которая направлена с одной стороны на разрушение существующей природной геологической среды, а с другой - на ее преобразование с целью строительства новых хозяйственных объектов.

Акад. Осипов В.И. дает следующее определение: "геологическая среда - это окружающие нас природные и измененные человеком геологические образования и поля, такие, как рельеф, горные породы, почвы, воды, полезные ископаемые, разные геофизические поля, эндогенные и экзогенные процессы, которые являются минеральной (жизнеобеспечивающей) основой биосферы и влияют на условия существования и деятельности человека" [5].

Под геологической средой (Г.С. Вартанян, К. Вайтекунас, Г.Н. Кашковский) понимается также верхняя часть литосферы, представленная сложной совокупностью горных пород и распространенных в них микроорганизмов, флюидов и газов различного термодинамического состояния, где осуществляется деятельность человека, и проявляются техногенные процессы смены состояния вещества. В работе [6] предлагается определение геологической среды в географическом смысле как некоторая часть земной поверхности - "геологическая среда - конкретная территория на Земле, представленная сложной совокупностью горных пород и создающая геологические условия жизни растительного и животного мира (в том числе человека), с ее рельефом, процессами и явлениями, возникающими и меняющимися во взаимодействии с атмосферой, гидросферой, биосферой и внутренними сферами Земли, а также под воздействием антропогенных (техногенных) процессов".

При техногенной деятельности человека геологическая среда испытывает воздействие, которое может существенно изменить свойства ее отдельных элементов, скорость и направленность происходящих в ней процессов. В настоящее время рядом авторов используются понятия, суживающие рассмотрение геологической среды до некоторого конкретного объема верхней части земной толщи, обусловленного только радиусом влияния инженерного сооружения. Они вводят такие понятия как "зона влияния инженерного сооружения" (Трофимов В.Т., Бондарик Г.К.), "зона геоэкологического влияния" (Королев В.А., Николаев С.К.) [7], "область взаимодествия сооружения и массива горных пород" (Молоков Л.А.) [8] и др., которые подтверждают тенденцию рассмотрения под этим понятием некоторых областей литосферы, объем которых зависит от поставленных перед исследователем задач, масштаба объекта и степени его ответственности или экологического воздействия. Так в работе [7] под зоной влияния понимается "та часть геологической среды, в пределах которой под влиянием прямого или косвенного техногенного воздействия происходят существенные изменения всех или некоторых ее элементов, имеющие экологическое значение для человека".

Поэтому, при рассмотрении воздействия геологической среды на объекты ЯТЦ в дальнейшем мы будем использовать термин геологическая среда в широком смысле, т.е. под геологической средой будет подразумеваться верхняя часть литосферы с ее элементами (горные породы, флюиды, рельеф, и др.), которые описываются некоторым набором характеристик ее свойств, процессов и состояния, являющейся вмещающей по отношению к объектам ЯТЦ и определенным образом взаимодействующая с ними исходя из собственного термодинамического состояния. Нижняя граница не определе-на и для различных по энергетической мощности факторов она может меняться. При оценке воздействия объекта на геологическую среду мы будем рассматривать ее в более узком смысле, т.е. как некоторый конкретный объем литосферы - "зону влияния инженерного сооружения", подвергающейся изменению его отдельных эле-ментов в результате деятельности человека. Здесь нижняя граница определяется заданными предельно допустимыми порогами воздействия на окружающую среду.

Таким образом, анализ приводимых в литературе определений термина "геологическая среда" показывает, что он имеет смысл лишь применительно к определенному объекту, проблеме и решаемой задаче. Только указав эти граничные параметры можно определить предмет исследования. Поэтому, когда геологическая среда является объектом определенных исследований, в данном случае - прогнозированием геоэкологических последствий от размещения потенциально опасных объектов ядерно-топливного цикла, необходимо задать:

- комплекс элементов геологической среды, явлений и процессов, подлежащих исследованию;
- виды воздействия на объект и их пороговые значения;
- параметры исследуемого объекта ЯТЦ;
- критерии оценки воздействия геологической среды на объект и объекта на геологическую среду.

Основное свойство геологической среды ее многокомпонентность и крайняя неоднородность. Можно считать, что геологическая среда состоит из бесчисленного множества элементов (горные породы, почвы, микроорганизмы, растворы, газы, элементы структуры, физические поля и т. д.), и все их в принципе невозможно учесть, да и в этом нет необходимости, так как многие не играют существенной роли применительно к рассматриваемой в данной работе проблеме. Поэтому с методологической точки зрения, необходимо ограничиться теми элементами, которые непосредственно оказывают влияние на объекты ЯТЦ. В общем, элементы геологической среды можно условно разделить на четыре категории:
1. Твердая фаза;
2. Жидкая фаза;
3. Газообразная фаза;
4. Структурные элементы.
Элементы этих категорий испытывают между собой постоянное взаимодействие и взаимопревращение, которые собственно и определяют устойчивость и стабильность геологической среды (рис.1).

В свою очередь их можно описать следующими тремя группами характеристик:
I. Свойства геологической среды.
II. Процессы в геологической среде.
III. Состояние геологической среды.

Свойства это те физические параметры геологической среды, которые отвечают за формирование ее отдельных элементов и которые в режиме реального времени можно считать относительно статичными (например, прочность горных пород, мощность коры выветривания, глубина залегания кристаллического фундамента и т. д.). Главная отличительная черта состоит в том, что их можно описать зависимостями, в которые не входит параметр времени.

Под процессами понимаются те явления, которые изменяются во времени и пространстве под действием внутренних или внешних источников (например, геохимические процессы, распространение теплового поля Земли, современные движения земной коры, карстовые и суффозионные процессы и др.). В описание процессов обязательно должны входить параметры, характеризующие динамику их изменения во времени и пространстве. Состояние геологической среды это параметр, интегрирующий различные воздействия процессов на ее свойства, т. е. фактически реакция среды на внешнее воздействие (например, напряженное состояние массива горных пород - результат действия сил гравитации и тектонических процессов на горные породы, обладающих определенными упруго-прочностыми свойствами и нарушенностью).

Между отдельными элементами геологической среды имеется взаимозависимость и трудно отнести тот или иной параметр к свойствам, процессам или состоянию. Например, напряженное состояние породного массива описывается некоторым тензором полей напряжений и может быть отнесено к свойствам среды, однако, как известно во времени и пространстве происходит постоянное изменение как направления так и абсолютных значений компонент напряжений. В тоже время, напряжения являются продуктом тектонических процессов и связаны со свойствами горных пород, поэтому можно говорить о напряженном состоянии массива горных пород.

В дальнейшем, говоря о взаимодействии элементов геологической среды и объектов ЯТЦ, будем оперировать понятием - фактор геологической среды. Фактор геологической среды это свойство, процесс или состояние, присущее данному объему литосферы или территории земной поверхности, имеющее численное, функциональное или вероятностное описание. Чаще всего фактор геологической среды привязан к координатной сетке и имеет временную шкалу.

Наиболее важные факторы геологической среды, которые существенным образом могут влиять на состояние объектов ЯТЦ следующие.
1. Тип горных пород, грунтов и почв, их структура, текстура, физико-механические и геохимические свойства.
2. Тектоническая нарушенность и неоднородность породного массива.
3. Параметры гидрогеологических свойств и процессов.
4. Эндогенные и экзогенные процессы, тепловое поле.
5. Особенности геологических структур.
6. Рельеф земной поверхности.
7. Геодинамическая активность, сейсмичность.
9. Геофизические поля.

Земная кора имеет блоковое строение, которое обусловлено всей геологической эволюцией района. Наиболее активным структурообразующим элементом геологической среды являются тектонические разломы и трещины. Они могут быть активными и пассивными по отношению к структурно-тектоническим блокам земной коры, которые они ограничивают. Существует два взгляда на то, какие разломы называть активными. Одни исследователи предлагают считать активными те разломы, которые порождают сейсмические явления. Другие предлагают добавить к ним разломы, образующие характерные формы рельефа не только при быстрых сейсмодилокационных процессах, но и за счет медленных криповых тектонических движений. На наш взгляд второй подход более правилен, поскольку он с физической стороны более точно отражает происходящие в земной коре процессы. Таким образом, согласно [9, 10] активный разлом это такое тектоническое нарушение геологических тел на поверхности или в недрах, которое несет признаки на-правленного перемещения разделяемых им блоков в течение последних сотен тысяч лет на величину не менее 0,5 - 1 м на базе не более 0,5 - 1 км, т.е. со среднерасчетной скоростью не менее сотых долей мм/год. Активность разломов устанавливается по интенсивности перемещений и времени их появления.

В работе [9] предложена следующая градация разломов:
1) современные (годы-десятки лет);
2) позднеголоценовые (тыс. лет);
3) голоценовые (до 10 тыс. лет);
4) позднечетвертитчные (до 100-150 тыс. лет);
5) среднечетвертичные (до 400 тыс. лет).

Критериями активности разломов также являются величина скорости смещений > 0,01-0,02 мм год^-1 относительные деформации > 10^-4. В зонах активных современных разломов очень часто формируется специфическая форма рельефа земной поверхности и можно говорить, что существует особенный тип рельефа - "комплекс форм рельефа, характеризующийся единообразным внешним обликом, единым генезисом и возрастом, т.е. возникающий в условиях определенной направленности новейших тектонических движений и экзогенных процессов" [23]. Следовательно, рельеф может служить одним из критериев оценки современной геодинамической активности геологической среды.

Таким образом, первая фундаментальная особенность геологической среды заключается в том, что это иерархически устроенная пространственно структурированная среда. Каждый элементарный объем, ограниченный или плоскостями ослабления тектонических нарушений или границами раздела различных литологических типов горных пород, с одной стороны входит в качестве отдельного элемента в другой структурный блок более высокого уровня, а с другой стороны сам состоит из более мелких геологических подсистем. Наивысшая геологическая система - планета Земля в целом. Поэтому функционирование систем геологической среды более низкого ранга в энергетическом отношении имеет направленность и подчиненность системам более высокого уровня. При прогнозировании состояния геологической среды решающее значение приобретает оценка величины переноса энергии из одного иерархического уровня на другой.

Направленность геологических процессов подчиняется законам, которые имеют сходство с законами термодинамики, когда системы с большим термодинамическим потенциалам передают энергию соседним системам с меньшим потенциалом. Внутренними источниками энергии являются глубинные эндогенные силы, перераспределяющие в результате тепловой конвекции энергию между отдельными элементами геологической среды, которая в противоборстве с гравитационными силами и служит источником современных геодинамических процессов. Безусловно, здесь играют большую роль и космодинамические факторы. При этом в зависимости от запаса устойчивости отдельных элементов геологической среды происходит их разрушение или переход в новое термодинамически устойчивое состояние. Именно динамика этих процессов и определяет степень опасности геологической среды по отношению к расположенным в ней объектам ЯТЦ. На рис. 2 приведена иерархическая классификация структурных элементов гео-логической среды, которые определяют термодинамический потенциал всех входящих в данный класс структур. Под термодинамическим потенциалом понимается некоторая суммарная энергия объема геологической среды. Согласно второму началу термодинамики в замкнутой макроскопической системе при любом реальном процессе энтропия возрастает. В состоянии равновесия энтропия замкнутой системы максимальна и никакие процессы в системе невозможны. В действительности любой объем геологической среды не является замкнутым, поэтому использование законов термодинамики для описания процессов в геологической среде можно лишь в качественном плане для определения их направленности. Как известно, при необратимых процессах энтропия возрастает, а при обратимых не изменяется.

К самому крупному I классу структур геологической среды можно отнести тектонические плиты; структуры меньшего порядка - линеаменты, авлакогены, щиты, глубинные разломы и др. относятся к классу II. Эти два класса характеризуют вземной коре региональные факторы, действующие в масштабах более 105 м в плане и более 104 м по вертикали. В следующих двух классах - III и IV объединены различные геологические структуры, уже определяющие уровни нарушенности геологической среды в локальном плане. К ним относятся тектонические разломы протяженностью до 10 км, различные складки, выступы фундамента, впадины и другие геологические структуры. Следующие два класса - V и VI характеризуют структуру геологической среды в размерах соизмеримых с основными элементами инженерных сооружений, это структурная блочность породного массива (2 D_ср <10м), мелкие трещины длинной менее 10 м и элементарная структурная блочность горных пород (2L_эл < 1 м). В соответствии с этой градацией существует и зависимость между энергией процессов и объемом геологической среды, вовлеченным в эти процессы. Особенно хорошо это прослеживается на примерах сейсмических явлений.

Как видно на рис.2, в структурированный блок геологической среды различного иерархического уровня из вмещающей его литосферы поступает внешняя энергия - DE, которая приводит к изменению его термодинамического потенциала. На самом высоком уровне в качестве подобного источника энергии могут быть современные тектонические движения плит, процессы кристаллизации, землетрясения, эндогенные геологические процессы, на меньшем - оползни, гидрогеологические процессы, эрозия, осадки, и др. В конечном итоге все виды воздействий проецируются на самый низкий иерархический уровень и в горных породах развиваются процессы деструкции, изменяются локальные поля напряжений, коэффициенты фильтрации подземных вод, прочностные свойства грунтов, скорости геохимических процессов и другие характеристики геологической среды, непосредственно определяющие устойчивость инженерных конструкций объектов ЯТЦ.

1.2. Стабильность и устойчивость геологической среды

Динамика процессов в геологической среде характеризуется такими понятиями как стабильность и устойчивость, которые являются фундаментальными в проблеме обеспечения экологической безопасности размещенных в земной коре экологически опасных объектов ядерно-топливного цикла. Среди существующего большого количества определений понятия устойчивости геологической среды остановимся на тех, которые, по-нашему мнению, отражают специфику рассматриваемой проблемы. Термин устойчивость наиболее широко используется в исследованиях посвященных географическим системам (геосистемы). В работе [11] проводится анализ различных определений термина, применительно к геосистемам он обычно применяется в следующих значениях. В частности, этот термин несет следующую смысловую нагрузку:
- устойчивость, как вероятность сохранения данного объекта в течение некоторого времени (М.А. Глазовская);
- стабильность состояний во времени, инертность (В.А. Светлосланов) или постоянство качественных характеристик (Ю. Г. Липец);
- способность восстанавливать прежнее состояние после возмущения (Ю.Г. Пузаченко);
- способность адаптироваться к изменившимся условиям, переход в новое состояние равновесия, эластичность (Holling, 1973);
- способность сохранять некоторые жизненно важные параметры на определенном уровне за счет гибкости других параметров, гомеостазис (Новосельцев, 1978);
- способность не реагировать на возмущение, закрываясь "щитом";
- способность к длительному, но не бесконечному накоплению, вредных воздействий без видимого вреда для системы (М.А. Глазовская);
- способность сохранять траекторию развития, направление тренда - гомеорез (Уоддингтон,1970);
- способность возвращаться после возмущения в исходное состояние или гомеостазис (А.Д. Арманд);
- способность не изменяться под действием внешней нагрузки (З.В. Дашкевич). Кроме этого, данному вопросу также посвящены работы Г.А. Голодковской [14], В.Ф. Котлова [15], Г.И Рудько [16], Г.К. Бондарика [17], М.А. Глазовской [18], В.К. Епишин и В.Т. Трофимов [19], Ю.А. Мамаева и М.Б. Куринова [20] и др.

В работе А. Д. Арманд [11] наглядно показана модель гомеостатического и критического состояний геосистем на примере взаимодействия воздушных шариков, являющихся образами отдельных факторов геосистем, которые стремятся занять самое высокое место на неровном потолке. При направлении вверх увеличивается содержание свободной энергии в системе и уменьшается энтропия. Критические зоны это те участки неровного потолка переход через которые характеризует видоизменение системы из одной области устойчивости в другую. Аналогия с термодинамической системой, когда переходный процесс совершается в закрытой системе при отсутствии обмена между объемом и внешней средой, не достаточно обоснованна, так как мы рассматриваем отдельные объемы геологической среды, которые постоянно обмениваются энергией с внешней средой. По существу это является главным условием устойчивости систем и их существования в их настоящем виде, например, без вертикальных движений земной коры, невозможна длительная жизнь горных систем, которые в результате эрозионных процессов превратились бы в равнины.

Фактически интерпретации этого термина у различных исследователей сводятся к трем направлениям:
- способность сохранять определенные параметры;
- способность изменяться в пределах определенных допустимых норм;
- способность компенсировать возмущение и возвращаться в исходное состояние.

В работе [12] под устойчивостью геосистемы понимается ее способность активно сохранять свою структуру и характер функционирования в пространстве и во времени при изменяющихся условиях геологической среды. Некоторые авторы подчеркивают, что термин устойчивость противоположен понятию стабильности геологической среды. Стабильность предполагает постоянство параметров среды, определяемое постоянством внешних условий. Согласно [13] стабильность это в известной мере, качество пассивных геосистем, а устойчивость предполагает активную реакцию среды на внешнее возмущение. Связывая устойчивость геосистемы с ее сохранением, авторы многочисленных публикаций имеют в виду две стороны проявления устойчивости. Первый - способность системы возвращаться к прежнему, нарушенному внешними возмущениями состоянию. Второй - способность системы под влиянием возмущений изменяться таким образом, что изменение ее состояний не выходит за рамки определенного диапазона, находится в пределах допустимых состояний [12]. Важное свойство геосистем - инвариантность, которое определяется у Ю.Г. Пузаченко как их способность не изменять свое состояние при изменении внешних условий или противостоять возмущениям. Различие между устойчивостью и инвариантностью состоит в том, что устойчивая система изменяется под воздействием возмущения и, в конце концов, возвращается к состоянию, близкому к исходному, в то время как инвариантная система в тех же условиях вообще не изменяет своего состояния.

С практической точки зрения если система инвариантна к широкому классу возмущений различной мощности, то по отношению к ней применим широкий спектр возможных сценариев взаимодействия геологической среды и объектов ЯТЦ без применения специальных мер защиты. С другой стороны, чтобы выработать меры защиты, необходимо знать, какие конструктивные особенности системы определяют в первую очередь ее естественную инвариантность [13]. В сформулированном в работе [21] определении, говорится, что под устойчивостью геологической среды понимается "ее способность под влиянием техногенного воздействия определенного типа и интенсивности сохранять неизменным состав, структуру и состояние или изменять их в таких пределах, которые не приводят к вредным экологическим последствиям". Т.е. утверждается, что устойчивость это результирующая взаимодействия техногенных сил с элементами геологической среды - структурой, свойствами и состоянием. В работе [22]] под стабильностью структурно-тектонического блока подразумевается сохранение свойств и процессов не только под воздействием техногенного воздействия, но и при действии внутренних, присущих геологической среде термодинамических факторов.

По аналогии с моделью представленной А.Д. Арманд термодинамическое состояние геологической среды можно представить как устойчивость отдельных ее элементов, которые изображены на рис. 3 в виде связанных между собой шариков. Нижний обладает массой и стремиться занять нижнее более устойчивое с энергетической точки зрения положение, верхний - заполненный воздухом компенсирует это стремление. В зависимости от притока внешней энергии - E, определяемой активностью геологических структур, эндогенных процессов более высокого иерархического уровня и внутренней тепловой энергией Земли, изменяется во времени термодинамический потенциал данного объема геологической среды (D_j), который и определяет положение нижнего шарика. При анализе изменения во времени этот параметр геологической среды мы можем задать в различных единицах, по отношению к предельно допустимым нормам, которые гарантируют устойчивость объектов ЯТЦ. Например, характеристику нарушенности породного массива можно задать в количестве трещин на 1 кв. км, что затем можно легко использовать при анализе на основе ГИС-технологии.

Конкретный фактор геологической среды по отношению к величине D_j может находиться в 3 состояниях:
а) Стабильно-устойчивом;
б) Стабильно-неустойчивом;
в) Нестабильно-неустойчивом.

Изменение термодинамического потенциала приводит к изменению состояния геологической среды и переходу фактора в качественно другое состояние. Устойчивое состояние характеризуется положением, когда фактор находится в некоторой "потенциальной яме". При этом каждый фактор геологической среды обладает некоторым запасом прочности, обусловленной его способностью компенсировать внешнее воздействие в обратную сторону. В качестве примера можно указать на способность породного массива упруго деформироваться до некоторого порогового значения без видимого разрушения, а затем после снятия нагрузки возвращаться в исходное состояние. Степень реакции компенсации на внешнее воздействие может быть описано некоторым коэффициентом жесткости связей между внешней и компенсационной энергиями (k). В зависимости от величины компенсационного потенциала фактор может находится в неустойчивом состоянии достаточно длительное время. Это состояние можно назвать стабильно неустойчивым. Несмотря на потенциальную возможность его перехода на другую стадию устойчивости энергия компенсации поддерживает его в критическом состоянии. При этом фактор может вернуться в устойчивое исходное состояние в зависимости от динамики изменения D_j. Критическим можно назвать такое состояние фактора, когда его термодинамический потенциал достигает некоторого порогового значения, при превышении которого появляется вероятность потери устойчивости объекта ЯТЦ. Так как практически измерить термодинамический потенциал среды невозможно, то в качестве порогового значения могут быть различные установленные предельно допустимые пороги - ПДК_j (по аналогии с ПДК в радиационной безопасности), например порог критических деформаций при превышении которого начинается образование трещин в горных породах. Компенсационный потенциал также обладает некоторым предельно допустимым порогом - ПДК_ф. Переход из одного состояния в другое может осуществляться по двум сценариям. По первому, когда фактор обладает достаточно большим компенсационным потенциалом, скорость перехода постоянна (стабильно-неустойчивая среда), по второму, когда среда не обладает запасами компенсационных ресурсов происходит развитие процесса с непостоянной увеличивающейся катастрофической скоростью (нестабильно-неустойчивая среда). Последний вариант самый опасный, поэтому при таких ситуациях целесообразно увеличивать компенсационный потенциал для перехода в новое состояние с постоянной скоростью, которая снижает катастрофические последствия. Все это свидетельствует о том, что геологическая среда это сложная динамическая система, со своими принципами сохранения энергии и развития.

В связи с этим, фундаментальными параметрами геологической среды являются те, которые определяют ее стабильность и устойчивость. Анализ рис. 3. показывает, что нет смысла рассматривать устойчивость без привязки к времени. Мы должны рассматривать сам геологический фактор не в какой то момент, а его изменение за некоторый конкретный интервал времени. Этот интервал зависит от характера решаемой задачи, т.е. времени существования объекта ЯТЦ и степени его ответственности. Чем опаснее объект, тем более длительное время мы должны проанализировать с точки зрения оценки устойчивости и стабильности геологической среды в ретроспективе. На будущий период этот интервал равен времени существовния объекта. Отсюда, чем меньше интервалы времени оценки, тем "кажущаяся" стабильность выше. Отсюда вторая фундаментальная особенность заключается в том, что геологическая среда это динамическая среда, имеющая свои внутренние и внешние источники развития. Таким образом, для решения задач обеспечения геоэкологической безопасности размещения объектов ЯТЦ под геологической средой может пониматься верхняя часть литосферы, иерархически структурированная и обладающая внутренними и внешними источниками энергии термодинамическая система, которая характеризуется определенной структурой, свойствами, состоянием и процессами и находится под воздействием хозяйственной деятельности человека.

Стабильность геологической среды применительно к объектам ядерно-топливного цикла это наличие в ней таких свойств и процессов, которые гарантируют сохранность изоляционных свойств массива и не превышение предельно допустимых норм концентрации (ПДК) радионуклидов за пределами санитарно-технической зоны в течение всего времени эксплуатации объектов. Устойчивость геологической среды это ее способность под влиянием возмущений природного и техногенного характера изменять свои элементы таким образом, что это изменение не выходит за рамки определенного диапазона, который гарантирует не превышение ПДК радионуклидов на данной территории в течение всего срока эксплуатации объектов.

Отсюда проблема прогнозирования и оценки устойчивости геологической среды должна включать в себя решение трех задач:
1. Определение основных факторов, определяющих стабильность и устойчивость геологической среды;
2. Установление критериев оценки и прогноза устойчивости;
3. Обоснование предельно допустимых норм критериев оценки и прогноза.

Литература

1. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. Л. Недра. 1977
2. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М. Мысль, 1990
3. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: Изд-во МГУ. 1982
4. Сергеев Е.М. Проблемы инженерной геологии в связи с охраной и рациональным использованием геологической среды. Вестн. МГУ. Сер. 4. Геология. 1987. №5. С.77-86
5. Осипов В.И. Геоэкология - междисциплинарная наука об экологических проблемах геосфер. Геоэкология. 1993. № 1. С.4-18.
6. Клубов С.В., Прозоров Л.Л. Геоэкология: понятия, современное состояние. - М.: ВНИИзарубежгеология, 1993. 208с
7. Королев В.А., Николаева С.К. Геоэкологическая оценка зон влияния инженерных сооружений на геологическую среду. М., Геоэкология. 1994. №5. С.25-37.
8. Молоков Л.А. Опыт изучения области взаимодействия сооружений и геологической среды. Инж. геология 1982. №3. С.14-25.
9. Никонов А.А. Активные разломы: определение и проблемы выделения. Геоэколо-гия. 1995, № 4. С. 16-27
10. Никонов А.А. Современные движения земной коры на территории СССР // Основные проблемы неотектоники. М., Наука, 1986. С.25-35.
11. Арманд А.Д. Устойчивость (гомеостатичность) географических систем к различным типам внешних воздействий. Устойчивость геосистем. М.: Недра, 1983. С.14-31.
12. Куприянова Т.П. Обзор представлений об устойчивости физико-географических систем. Устойчивость геосистем. М.: Недра, 1983. С.7-13.
13. Пузаченко Ю.Г. Инвариантность геосистем и их компонентов. Устойчивость геосистем. М.: Недра, 1983. С.32-41.
14. Голодковская Г.А., Елисеев Ю.Б. Геологическая среда промышленных регионов. М., Недра, 1981
15. Котлов Ф.В. Изменение геологической cреды под влиянием деятельности человека. М., Недра. 1978. 262с.
16. Рудько Г.И. Инженерно-геологические аспекты управления геологической средой. I Всесоюзный съезд инж.-геол., гидрогеол., геокриол. Киев, 1988. Ч 2. с. 132-134.
17. Бондарик Г.К. Системный подход при инженерно-геологических прогнозах. 27 МГК. Инж. геол. секция. Т.17. 1984. С.17.
18. Глазовсакя М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М. Высш. шк. 1988. 327с.
19. Епишин В.К., Трофимов В.Т. Геологическая среда и инженерные сооружения - сложные природно-технические системы. Теоретические основы инженерной геоло-гии. Социально экономические аспекты. М., Недра, 1985. С.32-45.
20. Мамаев Ю.В., Куринов М.Б. Вопросы методологии в оценке устойчивости территорий. Геоэкология. №5. 1998. с. 109-126.
21. Трофимов В.Т., Герасимова Н.С., Красилова Н.С. Устойчивость геологической среды и факторы ее определяющие. Геоэкология. 1994. №2. С.18-28
22. Морозов В.Н., Татаринов В.Н. Методика выбора участков земной коры для размещения экологически опасных отходов. Геоэкология. 1996. №6. С.109-120.
23. Кузьмин С.Б. Активные разломы как фактор геоморфологического риска и их ландшафтообразующая роль. Геоморфология. №1. М. 1998 с. 3-9.

		База данных: Геологическая среда и объекты ЯТЦ России

Copyright © ГЦ РАН, Татаринов В.Н.: victat@wdcb.ru                                          Москва, 2000 г.