На тему :«Предмет и задачи геодинамики» Карагандинский государственный технический университет для студентов специальности 6М «Геодезия» Разработана: - ст. преподавателем Бесимбаевой О.Г. - ст. преподавателем Хмыровой Е.Н.

План лекции: 1. Предмет геодинамики; 2. Задачи геодинамики; 3. Структурно вещественный комплекс.

Геодинамика – отрасль геологии, изучающая силы и процессы в коре, мантии и ядре Земли, обусловливающие глубинные и поверхностные движения масс во времени и пространстве. Геодинамика использует магнитометрические, сейсмометрические, гравиметрические и другие данные, а также геологическое моделирование и геохимические характеристики.

Геодинамика лежит в основе тектоники литосферных плит. Нелинейная геодинамика изучает явления и процессы, связанные как с нерегулярными, хаотическими и другими импульсами в земных глубинах, так и с воздействиями внеземных факторов (движение комет, падение метеоритов и др.).

Геодинамика – научная дисциплина о динамических процессах, происходящих в системе «планета Земля», и о силовых полях, обуславливающих эти процессы. Основная теоретическая задача геодинамики состоит в том, чтобы, зная силовые поля, определить характер динамических процессов, происходящих под их воздействием, в теле, литосфере и атмосфере Земли.

Геодинамика, изучая динамику Земли, отчасти решает задачу определения характера силовых полей и изменений их во времени. Геодинамика как самостоятельная научная дисциплина развивается на стыке астрометрии, геодезии, геологии, геофизики, океанологии и других наук о Земле.

Последнее время в геодинамике начинается использование высокоточной GPS-аппаратуры как наиболее приемлемого решения задачи о привязке результатов измерений к единой глобальной системе координат. На протяжении уже нескольких десятилетий исследуются вопросы, связанные с изучением смещений и деформаций горных пород, как естественной природы, так и возникающих при открытой и подземной разработке полезных ископаемых.

Использование GPS-системы в геодинамике

В последние несколько лет наряду с традиционными геодезическими наблюдениями используются методы спутниковой геодезии. Комбинирование традиционных наземных и спутниковых измерений позволяет достаточно успешно решать поставленные задачи.

Спутниковые технологии благодаря своей высокой производительности позволили с высокой периодичностью получать информацию о деформациях земной поверхности на базах от первых метров до нескольких десятков километров, что было затруднительным при использовании традиционных методик измерений и, что очень важно, для обеспечения безопасности и эффективности горного производства.

Для проведения спутниковых геодезических измерений используется большой парк одно- и двухчастотной аппаратуры, состоящий из 12 GPS- приемников геодезического класса фирм "Trimble" и "Sokkia". С 1996 года и по сегодняшний день проводится геодезический мониторинг смещений и деформаций земной поверхности с использованием GPS-технологий более чем на десяти месторождениях Урала, Сибири, Казахстана.

Упрощенная (каркасная) схема деформационной сети шахты "Сарановская-Рудная"

Определения величин смещений и деформаций производятся путем много- кратных переопределений координат реперов и геометрических элементов - длин и превышений специально оборудуемых наблюдательных станций. Тип, конструкция, размеры и плотность реперов наблюдательной станции выбираются в зависимости от горно-геологических условий исследуемых объектов и поставленных задач фундаментальных и прикладных исследований.

Репера наблюдательных станций закладываются согласно соответствующим инструктивным материалам как в области влияния горных разработок, размеры которых достигают первых километров, так и далеко за ее пределами, где репера меньше всего подвержены влиянию техногенных деформационных процессов, в результате чего становится возможным суммарное поле деформаций разложить на поля естественных и техногенных деформаций.

Исходным материалом для изучения динамики Земли служат данные о фигуре (физической, гравитационной и динами- ческой), внутреннем строении, литосфере, гидросфере, атмосфере Земли, солнечно- земные и лунно-земные связи, геогравитационное, геомагнитное, геотер- омическое и другие силовые поля, суточное вращение и годовое движение Земли.

Земной эллипсоид

Общим для всех движений Земли является то, что они реализуются в протяженном деформируемом теле с внутренней структурой. Это тело взаимодействует с другими аналогичными телами в соответствии с законом тяготения. Задача геодинамики состоит в описании взаимосвязи всех движений Земли. В силу сложности объекта исследования, для решения этой задачи используются различные модели Земли.

Эволюция земной коры на протяжении длительного времени (с раннего протерозоя, а по некоторым оценкам архея) контролируется механизмом плитной тектоники. Этот механизм обуславливает создание коры океанического типа в зонах спрединга, накопления в ней продуктов денудации континентов, уничтожения этой коры в зонах субдукции.

При этом, в результате пере плавления океанической коры вместе с покрываю- щими ее осадочными отложениями генерируются средние и кислые расплавы, участвующие в приращении (аккреции) континентальной коры, которая, в свою очередь, подвергаясь денудационному разрушению, обеспечивает своеобразный круговорот вещества в литосфере Земли.

Он усиливается периодическими перестройками структурного плана литосферы, расколом континентов и зарождением новых океанов. В истории Земли этот круговорот приводит к общей сепарации вещества за счет постоянного выноса и обеднения верхней мантии рядом элементов (кальция, натрия, калия, алюминия, редкоземельных элементов) и накопления их в коре континентов.

Геотектонические процессы согласно концепции тектонике плит

Тектоника литосферных плит, подвергнув кардинальному пересмотру многие постулаты геосинклинальной теории, обусловила необходимость разработки для своего практического применения новых методических приемов, существенного изменения понятийной базы.

Большой вклад в разработку и внедрение геодинамического анализа в практику региональных работ принадлежит Л. П. Зоненшайну, Л. М. Баталову, Н. В. Межеловскому, Г. С. Гусеву. Основные определения, предложенные ими, составляют понятийную базу геодинамического анализа территорий и могут быть охарактеризованы следующим образом.

Геодинамический анализ – последовательная система исследований, состоящая из: – определения геодинамических обстановок формирования геологических тел и выделения геодинамических комплексов; – проведения палинспастических палево- геодинамических реконструкций; – разработки геодинамической модели формирования геологических тел.

Геодинамические исследования - комплексные геологические, геохимические и геофизические исследования геологических тел, глубинных и поверхностных процессов и явлений, то есть всей совокупности физико-химических преобразований в земной коре и мантии в связи с движениями и деформациями литосферных плит.

Геодинамическая обстановка - совокупность глубинных и поверхностных геологических процессов (магматических, седиментологических, структурообразующих и других), обусловленных: - латеральными и вертикальными движениями литосферных плит;

- микро плит, блоков, пластин; - потоков вещества и энергии в условиях глобальной системы силовых полей, определяющих взаимодействие литосферных плит и, в свою очередь, зависящих от особенностей процессов на границах и внутренних частях плит, микро плит, блоков, пластин.

Структурно вещественный комп- лекс (СВК) - комплекс минеральных масс, крупное геологическое тело, отличающееся от смежных с ним тел значениями вещественных и структурных характеристик.

Под структурными характеристиками понимается дислоцированность слоев. Под вещественными характеристика- ми понимается состав пород, особенности строения разрезов (способ чередования, количественные соотношения компонентов) и отчасти геометрические особенности тел (форма, размеры и т. п.).

Полную циклическую последовательность тектонических событий от раскола континентальной литосферы через раскрытие океанических бассейнов и формирование новой океанической коры, далее через уничтожение океанической коры в результате её погружения в мантию в зонах субдукции, сопровождающееся созданием новой континентальной коры и до формирования новых крупных континентальных массивов за счет объединения континентальных плит при их столкновении (коллизия) принято называть циклом Вильсона.

Рекомендуемая литература 1. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. – М.: МГУ, переработан и издан в 2011 году; 2. Иванов И.П., Тржцинский Ю.Б. Инженерная геодинамика. – СПб: Наука, 2001 г.; 3. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. Том 1 - М: ФГУП «Картгеоцентр», 2006 г.

Контрольные задания для СРМ 1. Изучить понятие геодинамики; 2. Изучить задачи геодинамики. 3. Рассмотреть вопросы, связанные со структурно-вещественным комплексом.