Миронюк Сергей Григорьевич : другие произведения.

Геологические опасности дна восточной части Черного моря и их учет при выборе трасс подводных газопроводов

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Приведена характеристика геологических опасностей отдельных морфологических зон восточной части Черного моря.Показано, что проблема выбора оптимальной трассы морских газопроводов может быть успешно решена только при условии детальных геоморфологических исследований в пределах различных зон дна Черного моря. При этом наибольшее внимание следует уделять морфологическим признакам субаквальных гравитационных перемещений осадков и газовыделений, а также динамике форм рельефа, связанных с этими процессами.

Геологические опасности дна восточной части Черного моря и их учет при выборе трасс подводных газопроводов

   Миронюк С. Г.
  
   Выбор трассы магистральных газопроводов должен производиться по критериям оптимальности и основываться на анализе и оценке следующих факторов: приведенные затраты, срок строительства, воздействие на окружающую среду, безопасность населения, инженерно-геологические условия строительства и др.
   Следующие основные данные инженерных изысканий учитываются при выборе трассы морского газопровода:
  -- гидрометеорологический режим;
  -- грунтовые условия дна моря;
  -- геоморфология морского дна;
  -- сейсмическая активность;
  -- характер и протяженность тектонических разломов;
  -- экзогенные геологические процессы (обвалы, оползни, грязевые потоки и др.).
   Решающее значение, кроме гидрометеорологических процессов (ветровое волнение, течения, перемещение наносов), на выбор трассы оказывают геологические процессы, которые в зависимости от конструкции газопровода и геоморфологических условий с разной интенсивностью будут воздействовать на газотранспортное сооружение.
   В пределах черноморского бассейна идентифицированы следующие опасные геологические процессы и явления: землетрясения, обвалы, оползни, грязевые потоки, газовыделения из субмаринных толщ и др.
   Основными параметрами, отражающими степень опасности процессов, являются: вероятность (частота, повторяемость), динамические характеристики, продолжительность, скорость развития и размеры зон действия процесса.
   Ниже на основе анализа материалов выполненных изысканий для строительства подводных газопроводов, геологической съемки, публикаций дана характеристика геологических опасностей отдельных морфологических зон восточной части Черного моря.
   Шельф. В зоне шельфа велика гидродинамическая активность [1]. Гравитационный фактор переноса осадочного материала здесь проявляется слабо и локально (в основном в верхней и нижней частях шельфа) [2,3] .
   Основной особенностью шельфа орогенного типа является высокая сейсмичность. Наиболее опасными геологическими процессами, характеризующимися внезапностью проявления являются землетрясения, грязевой вулканизм, а также биогеохимические процессы (прорывы газов из донных отложений). Последние сопровождаются возникновением воронок (покмарок), опасных с точки зрения образования свободных пролетов (секций трубопровода, не закрепленных посередине и опирающихся на грунт по краям).
   Выполнено сейсмическое микрорайонирование трассы морского газопровода на участке шельфа от п. Джубга до п. Кудепста, а также оценка величин сейсмогенных смещений и устойчивости склонов при сейсмических воздействиях. Установлено, что сейсмичность вдоль трассы зависит от мощности донных отложений, представленных в основном илами, песками и супесями, и изменяется от 7,5 баллов при мощности донных отложений менее 5 м до 9,0 баллов при их мощности более 20 м (при фоновой сейсмичности равной 8,5 балла). Для моделей Кулона-Мора с разупрочнением и с разжижением грунтов сейсмическое воздействие от сильных землетрясений с магнитудой 6,0-7,5 не сопровождается деформациями, приводящими к горизонтальному смещению донных отложений на шельфе.
   К числу наиболее опасных последствий землетрясений относят смещения по разломам. На шельфе, как показали исследования, присутствуют как разрывы, зафиксированные на суше, так и собственно шельфовые линеаменты. Тектонические нарушения коренных пород с амплитудой 3,0-6,5 м пересекают на отдельных участках трассу газопроводов. Отнесение их к активным (т. е. смещающих позднеплейстоцен-голоценовые образования) проблематично, т. к. достоверных признаков смещений донных осадков по разрывам не зафиксировано. Однако нельзя исключить, что при сильном землетрясении не произойдет активизация одного из выявленных разломов.
   В этой связи были выполнены специальные исследования по оценке опасности сейсмогенных смещений. Расчеты показали, что сейсмогенные подвижки величиной 0,5-1,1 м, возникающие при землетрясениях с M = 6, 5 не представляют опасности для трубы диаметром 500 мм. Вероятность такой подвижки за 50-летний срок службы сооружения ~5 х 10-5.
   Извержения грязевых вулканов не включены в перечень основных опасных природных процессов [4]. Между тем этот процесс создает определенную угрозу для гидротехнических сооружений, судоходства и т. д. Можно назвать следующие возможные опасные факторы воздействия на сооружения, сопровождающие деятельность, как морских, так и наземных грязевых вулканов черноморско-каспийского региона [5-12]:
  -- выброс (в ряде случаев взрывоподобный) грязевулканической брекчии, обломков пород, воды (на мелководье высота столба в ряде случае составляла 400 и более метров);
  -- тепловая радиация (в случае возгорания углеводородных газов в приводной атмосфере) - температура в очаге горения газового факела достигает 1400o С;
  -- сейсмическое воздействие в момент активной фазы извержения вулкана;
  -- давление потоков грязевулканической брекчии (мощность брекчии достигает 5-12 м, длина потоков 1,5-2,0 км и более);
  -- поднятие морского дна (до 10 м и более);
  -- провал грязевулканической постройки, проседание прилегающих к ней участков дна;
  -- образование трещин (разрывов) вблизи вулканического конуса длиной до 1000-2000 м и шириной 1-2 м.
   Для грязевых вулканов характерна стохастичность пространственно-временной активизации. Извержения морских вулканов на шельфе происходят крайне неравномерно, частота извержений составляет ~ 1,5 х 10-2 - 5,4 х 10-2 случаев в год.
   Согласно [13] при выборе трасс трубопроводов, участки дна моря с грязевыми вулканами рекомендовано обходить. По нашим оценкам, безопасное расстояние от активного вулкана должно составлять не менее 0,5 км.
   Газонасыщенные осадки северо-восточной части шельфа (от г. Новороссийска до г. Сочи) приурочены, в основном, к древнечерноморским слоям. В них присутствует пласт, где содержание органических веществ достигает 3-5 % (при среднем содержании Сорг в осадках шельфа около 0,5 %). Во многих местах фиксируются зоны проникновения газа в вышележащие толщи - современные черноморские слои (так называемые "газовые факелы"). Иногда отмечаются выходы газа на поверхность дна или близко к поверхности. На глубинах больше 80-85 м (мощность отложений 0-5 м) и меньше 10-15м (на участках распространения песчаных и грубообломочных отложений) газонасыщенные осадки практически отсутствуют. В среднем глубина до газонасыщенных осадков от поверхности дна составляет 4-6 м.
   На анапско-таманском шельфе [14] также обнаружены осадки с аномально высокими концентрациями углеводородных газов (в основном метана). Обычно такие отложения расположены над осями антиклинальных складок, тектоническими поднятиями и долинами пра-Дона и пра-Кубани и их рукавов.
   Выявлены участки газосодержащих осадков и на турецком шельфе [15]. Они характеризуются значительной плотностью покмарок. Покмарки округлой формы имеют диаметр 50-120 м, а V - образные, продолговатые характеризуются шириной 150-200 м. Глубина донных воронок достигает 10-25 м. Среднее расстояние между ними 200-250 м. Непосредственную опасность представляют активно растущие покмарки, что влечет за собой риск возникновения недопустимых свободных пролетов [16]. Характерной особенностью подводных газовыделений (как во времени, так и в пространстве) является их вероятностный характер и дискретность образования донных воронок.
   Можно назвать следующие неблагоприятные и опасные явления, связанные с полями газосодержащих осадков и с покмарками, в частности:
  -- взрывоподобный выброс газа с образованием газовой струи - в момент формирования покмарка;
  -- образование неровностей дна;
  -- нарушение устойчивости склонов;
  -- снижение несущей способности грунтов в результате их дегазации.
   Решение о прокладки газопроводов через участки развития покмарок рекомендуется принимать только после детальных исследований толщи донных осадков на предмет выявления в ней грунтов со скоплением газов ("газовых карманов"), геоморфологических исследований с целью определения стадии развития и оценки возможности разрастания воронок.
   Особое внимание при этом должно быть обращено на локализацию на дне моря т. н. домов ("эмбриональных" покмарок) - куполовидных структур шириной 50- 140 м и высотой 1-3 м. Рекомендуется трассы трубопроводов прокладывать не ближе 50 м от мест выхода флюидов.
   Континентальный склон - высокоопасная зона с точки зрения строительства подводных сооружений. Ряд факторов (большие углы наклона дна, наличие песчано-глинистых отложений, высокая сейсмичность и др.) способствуют развитию здесь гравитационных процессов: обвалов, оползней, гравитационных потоков [17-20]. Наибольшая интенсивность склоновых процессов зафиксирована в верхней части склона из-за больших уклонов дна (до 27 о). Оползнеопасными являются также склоны хребтов (валов), каньонов, грязевых вулканов, конусов выноса. В частности, в пределах объединенного конуса пра-Дона и пра-Кубани обнаружен очень крупный оползень (вероятно, сейсмический) площадью около 200 км2, мощностью 200 м и объемом около 40 км3 [21]. Велик риск повреждения газопроводов, размещенных в каньонах, гравитационными потоками и, прежде всего, потоками обломочного материала большой плотности с годовой вероятностью события 1х10-4, создающими тангенциальное напряжение на сооружение. Опасность гравитационных потоков обусловлена также их способностью эродировать грунтовое основание трубопроводов. Наиболее опасной зоной с точки зрения схода обломочных пород является участок длиной около 2 км от бровки шельфа до глубины примерно 600 м.
   Грязевулканическая деятельность в ряде случаев сопровождается излиянием сопочной брекчии. Ширина потоков достигает 1, 5 км, а длина 4 км [8].
   Подножие континентального склона имеет своеобразный донный рельеф и осадки. Здесь развиты крупные гряды, разделенные подводными долинами. Распространены турбидиты и сопочная брекчия - отложения, соответственно, мутьевых потоков и грязевых вулканов, газонасыщенные осадки. На склонах гряд зафиксированы признаки оползневой активности. Обнаружены глиняные диапиры (эти формы генетически связаны с высоко пластичными породами майкопской серии [22]), покмарки. По совокупности типов геологических процессов и их интенсивности подножие континентального склона следует отнести к опасной зоне.
   Абиссальная равнина - зона относительной экзогенной и эндогенной геодинамической стабильности с практически горизонтальной поверхностью дна (малоопасная). Зафиксированы газонасыщенные осадки, газогидраты. Возможны суспензионные течения. Встречены грязевые вулканы (конусовидные постройки), линейные отрицательные формы глубиной 5-7 м, обусловленные выходами газа, эрозионные ложбины-врезы глубиной от 2 до 6 м при ширине от 80 до 160 м связанные с литодинамическими потоками [23] .
   Таким образом, проблема выбора оптимальной трассы морских газопроводов может быть успешно решена только при условии детальных геоморфологических исследований в пределах различных зон дна Черного моря. При этом наибольшее внимание следует уделять морфологическим признакам субаквальных гравитационных перемещений осадков и газовыделений, а также динамике форм рельефа, связанных с этими процессами.
  

Список использованной литературы

  
      -- Панов Д. Г. Морфология дна Мирового океана. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 227 с. (Записки географ. об-ва СССР. Т. 23. Новая серия).
      -- Айбулатов Н. А. Динамика твердого вещества в шельфовой зоне// Л.: Гидрометеоиздат. 272 с.
      -- Розовский Л. Б. Строительство на акваториях и морская инженерная геология//Инженерная геология.1979, N2. С.11-22.
      -- СНиП 22.01-95. Геофизика опасных природных воздействий.
      -- Якубов А. А., Алиев Ад. А., Рахманов Р. Р. Грязевые вулканы Азербайджана (аннотированный библиографический справочник). Баку. Изд-во "Элм". 1976. 216 с.
      -- Якубов А. А., Алиев А. А. Грязевые вулканы.- М.: Знание, 1978. 56 с.
      -- Иванов М. К., Конюхов А. И., Кульницкий Л. М., Масатов А. А. Грязевые вулканы в глубоководной части Черного моря// Вестн. Моск. ун-та. Сер 4. Геология.1989, N3. С. 48-54.
      -- Иванов М. К. Фокусированные углеводородные потоки на глубоководных окраинах континентов. Автореф. дисс. ...д.г. м. н. М., 1999.
      -- Нестеровский В. А. Активизация грязевулканической деятельности Керченско-Таманской области//Геологический журнал. 1990. N1. С. 138-143.
      -- Шнюков Е. Ф., Зиборов А. П. Минеральные богатства Черного моря. Киев. 2004. 280 с.
      -- Андреев В. М. Грязевые вулканы и нефтепроявления в Туапсинском прогибе и на валу Шатского (Черное море)//ДАН, 2005, том 402, N3. С. 362-365.
      -- Холодов В. Н. Грязевые вулканы: Закономерности размещении и генезис. Сообщение 1. Грязевулканические провинции и морфология грязевых вулканов//Литология и полезные ископаемы, 2002, N3, с. 227-241.
      -- ВСН 51-3-85. Проектирование промысловых стальных трубопроводов.
      -- Егоров А. В., Ковачев С. А., Лобковский Л. И. Поиски и исследования подводных метановых источников на Анапском шельфе Черного моря//Актуальные проблемы океанологии/Гл. ред. Н. П. Лаверов; Ин-т океанологии им. П. П. Ширшова-М.: Наука, 2003. С. 256-273.
      -- GЭnay гifГi, Derman Dondurur, Mustafa ErgЭn Deep and shallow structures of large pockmarks in the Turkish shell, Eastern Black Sea//Geo-Mar Lett (2003) 23: 311-322.
      -- Hovland M. The formation of pockmarks and their potential influence on offshore construction// Proc. of JSCE. N388/III-8 (Geotechical Eng.). December, 1987, 13-22.
      -- Лонгинов В. В. Очерки литодинамики океана. М.: Наука, 1973. 244 с.
      -- Лисицын А. П. Лавинная седиментация и развитие оползневых явлений на континентальном склоне Черного моря //VI Международная научно-техническая конференция "Современные методы и средства океанологических исследований". Материалы конференции. Часть 1, М.: ИО РАН, 2000. С.16-21.
      -- Айбулатов Н. А. Гравитационный перенос осадочного материала на континентальном склоне и безопасность строительства и эксплуатации газопровода Россия-Турция. М.: ИРЦ Газпром, 2002. - 46 с. Обз. информ. Сер. Охрана окружающей среды и промышленная безопасность.
      -- Лобковский Л.И., Гарагаш И. А Математический анализ устойчивости Кавказского склона Черного моря и развитие оползневых процессов при землетрясениях //Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря. М.: Наука, 2002. С. 390- 402.
      -- Казанцев Р. А., Кругляков В. В. Гигантский оползень на дне Черного моря//Природа. 1998. N10. С. 86-87.
      -- Миронюк С. Г. Закономерности формирования инженерно-геологических свойств морских глин и их элювия в различных структурно-фациальных и климатических зонах (на примере майкопских глин). Автореф. дисс. ...к.г. м. н. М., 1984. 22 с.
      -- Губенков В. В. Современные эрозионно-аккумулятивные процессы в абиссали восточной части Черного моря//Материалы XVII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Геология морей и океанов. М., 2007. Т. IV. С. 59-61.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
   1
  
  
  
  
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"