По современным представлениям вся земная кора повсеместно разбита на блоки различных размеров. Границы между блоками земной коры представляют собой геодинамические зоны (ГДЗ). Они имеют определенные размеры по ширине (в плане) и различную протяженность на глубину, зависящие от причин, вызывающих движение блоков.
Геодинамические зоны, представленные многочисленными субпараллельными трещинами, являются системой упорядоченной ориентации и пересекают ареалы разнообразных категорий рельефа, ландшафтов, литофациальных и стратиграфических ассоциаций горных пород без смены ориентации. В этих зонах наблюдаются закономерные изменения физических свойств горных пород: увеличение пористости и уменьшение упругости, механической устойчивости, молекулярной влагоемкости, электропроводности, магнитной восприимчивости и др.
Такие зоны представляют собой участки нестабильности и возможной повышенной миграции веществ. Разуплотненные, трещиноватые породы в пределах ГДЗ обеспечивают повышенную фильтрацию как природных (естественных), так и техногенных загрязненных вод. Одновременно ГДЗ являются наилучшими путями энерго - и массопереноса. По этим зонам (особенно глубинных разломов) из недр Земли поднимаются к поверхности различные виды энергии, а также пароводные и газообразные потоки различных химических элементов и соединений, в том числе и агрессивных по отношению к инженерным конструкциям. Геодинамические зоны относятся к участкам повышенной сейсмической активности из-за того, что именно по ним упругие волны от эпицентра землетрясения распространяются с минимальными затуханиями. Поэтому именно в этих зонах возможна максимальная степень понижения сейсмической устойчивости.
Геодинамические зоны относятся к зонам экологического риска, к ним часто приурочены аварии на нефте- и газопроводах, деформации и разрушения промышленных сооружений и жилых зданий. Совместными исследованиями геологов и медиков установлено влияние этих зон на заболеваемость населения.
Наибольшую опасность представляют собой активные в современную эпоху разломы. При этом часто максимальной активностью, оценить которую классическими геологическими и геофизическими методами практически невозможно, отличаются оперяющие второстепенные разрывы. Именно для точного их определения в 70-е годы ХХ века донецкими учеными Тахтомировым Е.П. и Рябоштаном Ю.С. был разработан комплекс методов структурно-геодинамического картирования (СГДК), важной особенностью которых является использование покровных отложений в качестве источника информации о геодинамической и тектонической структуре массива горных пород.
Дело в том, что в поверхностном слое грунтов образуются микродеформационные структуры, которые являются отображением современных геодинамических процессов в массивах коренных пород. Интенсивность их ориентировки проявляется в анизотропии электропроводности грунтов. Способ СГДК-А (структурно-геодинамическое картирование азимутальное) позволяет фиксировать такую анизотропию и выявлять геодинамические зоны, связанные с разрывными нарушениями массива коренных пород. Для проведения полевых работ СГДК-А используется установка "ЭФА"- электронный фиксатор анизотропии. Установка относится к классу приборов индикаторного типа. При проведении съемки СГДК-А в каждой точке наблюдения проводят измерения в горизонтальной плоскости с угловым шагом в 30 градусов. Снятые замеры отражают электропроводность грунтов в различных направлениях. Их анализ позволяет установить направление с максимальной электропроводностью в пределах каждого из 4 квадрантов круга. Эти направления сопоставляются с региональным и локальным фоном и выделяются аномальные участки. Аномалии оцениваются по интенсивности и ширине влияния. Степень и характер отклонений от фона определяют местоположение выхода тектонического нарушения под рыхлыми отложениями, азимута линии его простирания и направления падения.
Другим методом обнаружения геодинамических зон является дистанционный метод. Суть метода в анализе космических снимков и выявлении линеаментов – линейных структур ландшафта, отражающих активные в современную эпоху разрывные нарушения и связанные с ними геодинамические зоны. Третьим методом, который очень эффективен в пределах населенных пунктов, является метод изучения видимых деформаций фундаментов и стен жилых домов и промышленных сооружений, а также дорожного покрытия.
Нами использованы все три метода при обследовании территории центральной части города Донецка (Ворошиловский район), где по геологическим данным проходят два крупных тектонических нарушения – Французский и Мушкетовский надвиги.
Методом СГДК-А изучен участок вдоль реки Кальмиус, пройдено 2 профиля с расстоянием между точками наблюдений в 10 м. Результаты полевых исследований обработаны с использованием ПЭВМ. По построенным графикам изменения трех параметров поля азимутальной электропроводности были выделены аномалии. Участки совпадения аномалий разных параметров интерпретированы как активные геодинамические зоны тектонической природы и отнесены к зонам экологического риска. Как на участке первого профиля (вдоль левого берега реки Кальмиус), так и на втором участке (вдоль правого берега реки Кальмиус) выделяется по две аномальных зона. Первая хорошо согласуется с выходом под рыхлые покровные отложения главного шва Мушкетовского надвига, определенного по данным геологоразведочных работ. Вторая зона – расположена южнее первой, простирание ее близкое к широтному и субпараллельно главному шву Мушкетовского надвига. Причем во втором случае поля азимутальной электропроводности проявляют себя более активно, чем в первом. Нами вторая зона интерпретирована как зона экологического риска тектонической природы. Ширина ее составляет примерно 100 м, простирание субширотное. Выявленная зона простирается на территорию больницы Калинина.
Нами проведены дистанционные исследования данного участка с использованием детальных космических снимков. Установлены линеаменты субширотного простирания, которые по расположению близки к аномальным зонам СГДК-А.
На других участках площади вдоль ряда улиц изучены деформации стен жилых домов и дорожного покрытия. Установлено приуроченность ряда крупных деформаций к зоне влияния Французского надвига по проспекту Богдана Хмельницкого, улицам Университетской и Розы Люксембург. При этом некоторые деформации являются сквозными – пересекают полностью здание и переходят в дорожное покрытие улицы.
Проведенные исследования подтвердили эффективность обнаружения активных геодинамических зон комплексом геофизических, дистанционных и визуальных методов обнаружения деформаций. Такие зоны представляют собой участки тектонической нестабильности, они приводят к деформациям зданий и сооружений и представляют экологическую опасность для населения. Необходимо систематическое изучение таких зон и учитывание их положения при проектировании нового строительства. На уже застроенных участках необходимо внедрение мероприятий, которые снижают негативное воздействие таких зон на условия проживания человека.