1
|
В 2007 году вышла книга “Ротационные процессы в геологии и физике» под редакцией геологического факультета МГУ и Института вулканологии и сейсмологии дальневосточного отделения РАН, где впервые проведен анализ в эволюции представлений, касающихся ротационных процессов как геодинамически значимых факторов. В основе этих представлений лежит ротационный источник тектонической энергии. В этом качестве рассматриваются приливные и полюсобежные силы, а также воздействие изменения скорости вращения Земли, чему еще в прошлом веке посвятили свои значительные работы М.В. Стовас [3] и В.В. Богацкий [1]. В этой связи по-новому звучат причины оползневых процессов на ЮБК. По прежнему остаются те же причины статического характера (подземные воды, крутизна склонов, пригрузка-разгрузка склонов, абразия и т.д.). К причинам динамического характера (землетрясения, вибрация) добавляются напряжения в виде трехмерных волн сжатия-растяжения, генерируемых неравномерностью вращения Земли. В настоящее время в результате геодезических наблюдений в течение ряда лет за высотными и горизонтальными положениями грунтовых реперов установлено, что земная поверхность на ЮБК испытывает вертикальные периодические полугодовые поднятия(март-август) и полугодовые опускания (октябрь-март) со средней амплитудой +6мм и -6мм соответственно, т.е. движения имеют годовой период (рис. 1). |
Рис. 1 Ход развития осадок и подъема реперов во времени на территории гостиницы «Ялта». Индекс при Rp означает глубину заложения грунтового репера. |
2
|
Эти периодические движения соответствуют колебаниям продолжительности суток в течение года по данным различных служб времени (рис.2). |
Рис.2 Колебания продолжительности суток в течение года по данным различных служб времени (сглаженные кривые). |
Полугодовые поднятия грунтовых реперов связаны с торможением угловой скорости вращения Земли, а их опускание-с ускорением вращения Земли. Таким образом в годовом периоде вращения Земли наблюдается два процесса- сжатие и растяжение земной поверхности и естественно всех грунтов и пород. Для подтверждения существования в грунтовом массиве объемных волн сжатия-растяжения ротагенной природы, которые ответственны за эти движения грунтовых реперов и за деформациями зданий и сооружений приведены на рис. 3 и 4. |
Рис. 3 Годовой ход главных нормальных напряжений в грунте (покровные суглинки, глубина 3м., Южный берег Крыма) |
Результаты прямого измерения величины главных нормальных напряжений в покровных суглинках с помощью мембранных датчиков, помещенных в скважину на |
3
|
глубину 3 м и прижатых к ее стенкам по двум ортогональным направлениям и дну скважины специальным прижимным устройством. Результаты этих измерений приведены на рис. 5. |
Рис. 5 Суммарные приращения вертикальных движений стенных марок на здании, расположенном в зоне разрывного нарушения в п. Мухалатка |
Как видно из рис. 5 значения главных нормальных напряжений по разным направлениям составляют-0,24-0,29 МПа (направление Х,Y) и 0,30 МПа по направлению Z (дно скважины). Величина всестороннего сжатия достигает 0,15 МПа. Аналогичные значения были получены одной из лабораторий Института физики Земли РАН на полигоне в Подмосковье [2]. Причем перестройка морфологии кривых по всем направлениям происходит в мае-июне и октябре-декабре т.е. наблюдается годовой период. Одним из исследователей ротационных процессов был В.В. Богацкий, который в 1972г. предложил динамическую модель Земли, Луны и других и других небесных тел как автоколебательных систем. Впервые было сказано, что Земля – это саморазвивающаяся, самоорганизующаяся колебательная динамическая система для которой применимы законы волновой механики, а следовательно, возможны расчеты структурных подсистем. Практическое следствие этих представлений- объяснение механизма образования пространственно-упорядоченных геологических и геоморфологических структур [1]. Вращение Земли вокруг оси неизбежно влечет за собой ( с позиции механики) появление эффекта спирали, в результате которой поле напряжений должно регулироваться как элементами сферической (шаровой) симметрии, так и винтовой симметрии. В литосфере поля напряжений образуются сочетанием продольных и поперечных волн. Простейшими фигурами их интерференции, являются фигуры Лиссажу (рис.6). [1]. |
4
|
Рис. 6 Фигуры Лиссажу для различных соотношений частот (1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 3:4) и разности фаз (через π/4). По В.В. Богацкому |
Вид фигур зависит от соотношения между периодами( частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний. В простейшем случае равенства обоих периодов фигуры представляют собой эллипсы, которые при разности фаз 0 или 180 вырождаются в отрезки прямых, а при разности фаз в 90 и равенстве амплитуд превращаются в окружность. В результате многолетних наблюдений за горизонтальными смещениями грунтовых реперов на ЮБК (санаторий «Черноморье» в Ливадии) нами были получены замкнутые траектории, образуемые движениями грунтовых реперов совершаемы одновременно двумя гармоническими колебаниями в двух взаимно перпендикулярных направлениях (рис.7). Причем, аналогичные движения совершают все реперы, заложенные в пределах активных оползней на всем ЮБК. |
5
|
Грунтовый репер №281 |
Грунтовый репер №445 |
Грунтовый репер №226 |
Рис. 7 Замкнутые траектории образуемые движениями грунтового репера совершаемых одновременно двумя гармоническими колебаниями во взаимно перпендикулярныхнаправлениях |
6
|
Таблица 1 |
Соотношение размеров оболочечных структур и критических размеров длинных осей современных оползней ЮБК |
|
Литература |
1. В.В. Богацкий. Механизм формирования рудных полей. Москва, Недра, 1986 г. |