Влияние землетрясений на режим подземных вод

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние землетрясений на режим подземных вод

27.07.2020

Области активного проявления землетрясений на земном шаре образуют два крупных пояса — Средиземноморский, который прослеживается далее на юго-восток в Центральную и Юго-Восточную Азию, и Тихоокеанский, приуроченный к западному побережью Американского материка и к восточному побережью Азиатского, преимущественно к его островным дугам.

Воздействие землетрясений чаще всего сказывается в появлении резких колебаний уровней напорных вод. Ведущиеся во многих странах мира наблюдения за подземными водами показали, что возникающие при землетрясениях упругие колебания в земной коре сопровождаются не только нарушением равновесия между отдельными блоками литосферы, но и влияют на изменение режима подземных вод, причем эти изменения в зависимости от силы землетрясения могут охватывать огромные площади.

27 марта 1964 г. на Аляске произошло сильнейшее за последние 100 лет землетрясение, эпицентр которого располагался в проливе Принца Уильяма. Наблюдения за уровнем подземных вод в 48 колодцах провинции Альберта зарегистрировали колебания его с амплитудой до 1,5 м при наименьшем значении 3 мм. Изменения уровня наблюдались главным образом в колодцах, заложенных в дочетвертичных породах. Дж. Скотт и Ф. Рендер (1965 г.) указывают, что при этом землетрясении наблюдения за уровнем подземных вод велись в районе Виннипега и Оттавы (Канада), удаленных от эпицентра соответственно на 3219 и 4828 км. Амплитуда колебаний уровня водоносного горизонта, залегающего в трещиноватых известняках ордовика, составляла 15,2 и 22, 5 см.

Р. Ворхис, обобщивший данные наблюдений за поведением подземных вод во время Аляскинского землетрясения и после него, отмечает, что оно было зарегистрировано во всем мире. Колебания уровней подземных вод (преимущественно напорных) под влиянием данного землетрясения были отмечены во Флориде (до 4,6 м), в Пуэрто-Рико (1 м), Австралии (60 см), Бельгии (35 см), Великобритании (28 см), Южной Африке (18 см), Филиппинах (14 см), Египте (7 см), Ленинграде (3 см).

В течение двух недель после землетрясения в Хебген Лейк (США) в 1959 г. кристально чистая вода источников превратилась в коричневую мутную, а в одной из нефтяных скважин глубиной около 90 м вода стала молочно-белого цвета. Дебиты многих источников возросли в 3 раза, другие — прекратили свое существование на несколько недель. Некоторые скважины, вода в которых располагалась на глубине до 20 м, в течении 3 ч извергали фонтаны воды с песком, уровни во многих колодцах снизились на 2—3,5 м.

16 июня 1964 г. в г. Накано и его окрестностях (округ Ниигата, Япония) произошло разрушительное землетрясение, сопровождавшееся образованием многочисленных разломов, оседанием земной поверхности и значительными деформациями обсадных труб артезианских скважин, расположенных в долине р. Тайнан, Уровень воды в последних существенно поднялся, дебиты возросли. Снижение уровней и дебитов началось через несколько месяцев после землетрясения. От этого же землетрясения в скважинах с природным газом, находящихся в том же округе, уровень подземных вод поднялся в среднем на 13—15 м.

Землетрясение, происшедшее в августе 1965 г. в префектуре Нагано (Япония), характеризовалось в отдельных случаях необратимым подъемом уровня подземных вод и резким повышением пластового давления, сопровождавшимся самоизливом воды из скважин, причем последний продолжался до сентября 1966 г. Зафиксировано несколько волн затухающих колебаний уровня грунтовых вод. Под влиянием землетрясения изменился химический состав воды, увеличилось содержание взвешенных механических частиц.

В Новой Зеландии землетрясение силой 7 баллов, происшедшее 24 мая 1968 г. вблизи г. Инангахуа, также вызвало значительное колебание уровня подземных вод. При этом наблюдалось повышение уровня речных вод сразу же за подземными толчками, уровень же подземных вод в это время падал. Это позволило предположить, что землетрясение вызвало резкие и интенсивные «разрядки» пластовой энергии водонапорной системы, подземные воды которой в это время интенсивно дренировались рекой, что и приводило к подъему уровня воды в ней.

14 октября 1969 г. в Западной Австралии произошло землетрясение силой 6,9 балла по шкале Рихтера с эпицентром, расположенным на глубине 8 км у г. Мекеринг (в 132 км восточнее г. Перта). За 1,5 часа до этого в наблюдательных скважинах глубиной 36,5 м в районе Гнангара (в 19 км севернее Перта) зафиксирован внезапный подъем уровня подземных вод на 29,2 мм. Во время землетрясения уровень подземных вод в скважинах понизился, а затем снова начал повышаться.

Интересные данные о влиянии землетрясений на изменение свойств пород опубликовал Ч. Кондо по наблюдениям в зоне нефтяных месторождений Тегата и Акита, в Японии. Им было установлено увеличение плотности водоносных пород и уменьшение их водопроницаемости, а также повышение уровня грунтовых вод в результате землетрясения. Изменения в химическом составе последних выразились в увеличении pH и снижении окислительно-восстановительного потенциала.

Наблюдения за колебанием уровня подземных вод во время подземных толчков с помощью регистрирующих уровнемеров производились также в одном из районов г. Канадзавы (Япония). Установлено, что амплитуда колебания уровня подземных вод связана с амплитудой сейсмических колебаний, причем с максимальными амплитудами толчков связаны максимальные изменения уровня. Последние, кроме того, зависят от продолжительности толчков. Непосредственно перед толчком часто отмечается повышение уровня, во многих случаях соответствующее наибольшей амплитуде его колебаний.

Таким образом, из изложенного следует, что землетрясения оказывают весьма разнообразное влияние на подземные воды и вмещающие их породы. Оно выражается в нарушениях сплошности последних, сопровождающихся образованием разломов, в оседании поверхности земли и в колебательных движениях ее, а также в уплотнении пород, влияющем па уменьшение их фильтрационных свойств. Кроме того, все землетрясения, независимо от их силы, непосредственно воздействуют на подземные воды, в одних случаях (чаще всего) вызывая повышение их уровней, в других — понижение. Амплитуда колебания уровней подземных вод определяется силой землетрясения и удаленностью пункта наблюдений от эпицентра. Как отмечалось выше, она варьирует от долей метра до нескольких метров.

Повышение или понижение уровня подземных вод иногда изменяет динамику их истечения. При резком повышении пластового давления ранее спокойные скважины начинают фонтанировать, при понижении давления — свободное истечение воды из них прекращается. Нарушения в режиме подземных вод во время землетрясений бывают настолько существенными, что они изменяют режим питания рек подземными водами и вызывают подъемы уровней воды в реке при отсутствии дождей.

Резкие повышения или понижения уровня подземных вод иногда предшествуют землетрясениям, что в сейсмически активных районах может быть использовано для их прогноза.

По данным X. Окутсу, подъемы уровней подземных вод перед землетрясениями в районе г. Сендай (о. Хонсю) начинаются за 20 ч.

Одновременно с изменением положения уровня подземных вод отмечается изменение их химического состава, выражающееся в увеличении pH и уменьшении окислительно-восстановительного потенциала, в повышении минерализации воды и появлении в ней значительного количества взвешенных механических частиц, в увеличении содержания радона, гелия и других микрокомпонентов.

В Калифорнии было отмечено повышение содержания радона в подземных водах за 40—45 дней до землетрясения. Это позволяет использовать данное явление для предсказания землетрясений. На возможности подобного прогноза указывают и японские гидрогеологи, ссылаясь на аналогичные наблюдения при Ташкентском землетрясении в 1966 г., в Китае в 1968 г. и в некоторых провинциях Японии в 1975 г.

Следует указать также, что изменения, аналогичные влиянию землетрясений на подземные воды, отмечались и при ведении сейсмических работ.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: