Инженерно-геологическое картографирование

Развитие инженерно-геологического картографирования в России связано с деятельностью русских геологов В.А. Обручева, В.В. Докучаева, М.М. Филатова, Ф.П. Саваренского, В.А. Приклонского, И.В. Попо- ва, Н.В. Коломенского, Н.Н. Маслова, Е.М. Сергеева, Н.А. Цытовича, Н.И. Кригера, Л.Д. Белого, И.С. Комарова и многих других. Свое начало инженерно-геологическое картографирование берет от чисто описательных сведений при строительстве, главным образом железных дорог и других объектов. Этот вид исследования получил большое развитие в связи с сооружением многочисленных гидротехнических объектов на крупных реках страны, промышленных гигантов, метрополитена и т.д., что привело к накоплению многочисленных фактических данных об инженерно-геологических условиях обширных территорий различных регионов. Впоследствии это потребовало выработки единой методики выполнения инженерно-геологических съемок и составления карт.

В 1961 г. в Москве и в 1962 г. в Берлине на совещаниях по инженерно-геологическому картографированию было рекомендовано составлять инженерно-геологические карты на геологической основе. В 1962–1967 годах по единой методике были созданы инженерно-геологи-ческие карты (в комплекте геологических карт) в масштабе 1:7 500 000 и 1:5 000 000, а в 1972 г. – карта в масштабе 1:2 500 000 под редакцией М.В. Чуринова. В 1978 г. вышло в свет “Методическое руководство по инженерно-геологической съемке масштаба 1:200 000 (1:100 000– 1:500 000)”, определившее требования к проведению съемки. Крупным вкладом в развитие инженерно-геологического картографирования явилось также создание “Методики комплексной мерзлотно-гидрогео-логической и инженерно-геологической съемки масштабов 1:200 000 – 1:500 000” (1970), “Методического руководства по гидрогеологическим и инженерно-геологическим исследованиям для мелиоративного строительства” (1972), монография “Инженерная геология СССР”.

Следует отметить, что, хотя по признанию большинства специалистов, инженерно-геологическое картирование представляется ведущим методом регионального инженерно-геологического изучения любых территорий, до сих пор среди исследователей нет единого мнения о принципах и методике составления карт. В региональной инженерной геологии, как и в геологии, гидрогеологии, основным методом регионального инженерно-геологического изучения территорий является картографический. Он выступает, с одной стороны, как способ накопления и хранения обширной информации, с другой, как метод обработки и обобщения информации на основе построения карт. Картографический метод, по мнению М.С. Захарова, должен включать два различных методических приема: инженерно-геологическое картирование и инженерно-геологическое районирование, которые пересекаются с инженерно-геологическим картографированием.

Инженерно-геологическое картирование – это комплекс региональных исследований, направленный на изучение инженерно-геоло-гических условий территории, выяснение пространственно-временных отношений всех компонентов ИГУ и имеющий конечной целью выделение простых геологических тел.

В настоящее время объектом картографирования в инженерной геологии служит геологическая среда. Многообразие задач, решаемых в этой области, часто приводит к произвольному отбору картируемых элементов, к различным сочетаниям этих элементов, выносимым на топографическую основу. Между тем карта как средство познания требует сбалансированного подхода к отбору, обработке и отображению информации. Это ставит вопрос как о рациональном составлении инженерно-геологических карт, так и об эффективном их использовании. Кроме того, инженерно-геологические задачи нередко требуют значительного расширения наблюдаемой и картируемой информации, что сближает инженерно-геологические карты с семейством карт географического, гидрогеологического, эколого-геологического плана.

При инженерно-геологических исследованиях обычно не возникает необходимости в мелкомасштабных съемках. Мелкомасштабные (1:500 000–1:1 000000) и обзорные (1:1500 000 и мельче) инженерно-геологические карты, как правило, составляются камеральным путем в результате обобщения материалов более детальных исследований. Поэтому инженерно-геологические съемки целесообразно подразделять на среднемасштабные, крупномасштабные и детальные. В соответствии с этим должна сохраняться и общепринятая номенклатура инженерно-геологических карт. Классификация инженерно-геологических съемок предполагает плановое, последовательное, с постепенно возрастающей детальностью изучение инженерно-геологических условий территорий. Характер, степень полноты, достоверность информации, способ отображения ее на инженерно-геологической карте зависят в общем случае от сложности всего комплекса природных факторов, назначения карты, ее масштаба и от тех принципов, которые берутся за основу при ее составлении.

При инженерно-геологическом картировании сложились два направления, по-разному определяющие принцип и способ составления инженерно-геологических карт. Согласно первому, в основе инженерно-геологической характеристики территорий лежит формационный принцип, т.е. выделение формаций и геолого-генетических комплексов пород (И.В. Попов, Л.Д. Белый, М.В. Чуринов, Г.А. Голодковская и др.). Второе направление в основу инженерно-геологической характеристики и оценки картируемой территории кладет собственно инженерно-геологический принцип, т.е. выделение групп и подгрупп горных пород, существенно отличающихся по своим свойствам (Ф.П. Саваренский, М.П. Семенов, В.Д. Ломтадзе, М.С. Захаров и др.).

В первом случае на картах различного назначения и масштаба выделяются геологические формации и геолого-генетические комплексы пород “коренной основы” и “поверхностных отложений”. Например, при построении инженерно-геологических карт сотрудники ВСЕГИНГЕО выделяют: для коренных пород – интрузивные, вулканогенные, метаморфические, вулканогенно-осадочные, терригенные, терригенно-кар-бонатные, карбонатные, флишевые, соленосные, угленосные и молласовые геологические формации; для четвертичных отложений – стратиграфо-генетические комплексы, принадлежащие к определенным генетическим типам пород. Так как геологические формации и стратиграфо-генетические комплексы являются базовой информацией, на картах их распространение отражают цветом. Инженерно-геологические группы пород показывают штриховкой, характер обводненности и распространения геологических процессов и явлений – специальными условными знаками. Классификационные показатели физико-механических свойств горных пород указывают цифрами у типовых скважин либо изолиниями. Инженерно-геологические карты сопровождаются одним-двумя инженерно-геологическими разрезами, инженерно-геологической колонкой, пояснительной запиской с таблицами и графиками.

Критические замечания по поводу содержания вышеуказанных карт были высказаны В.Д. Ломтадзе и М.С. Захаровым. Они сводятся к следующему: 1) неоднозначность в понимании категории “геологические формации”, сложность выделения и систематизации их не позволяют использовать принцип формационного анализа в качестве единого научного принципа, согласно которому инженерно-геологические условия должны изображаться одинаково, независимо от сложности и вида строительства, но с разной степенью детальности соответственно масштабу карты; 2) отражаемая цветом информация не является информацией самостоятельной, а дублирует геологические карты; 3) невозможность последовательного использования формационного принципа для карт съемочных масштабов (средне-, крупномасштабных и детальных) как непосредственно в процессе выполнения съемки, так и при изображении инженерно-геологических условий на карте; 4) отображение на карте формаций и геолого-генетических комплексов в качестве основной информации не учитывает высокую степень геологической изученности территории страны, не является достаточным для инженерно-геологической характеристики и оценки территории, вследствие невозможности соблюдения правила геологической однородности не позволяет широко применять вероятностно-статистический и ряд других современных методов оценки физико-механических свойств горных пород, их пространственной изменчивости.

Для инженерно-геологических карт В.Д. Ломтадзе и другие исследователи предлагают применять собственно инженерно-геологи-ческий принцип. При этом цветом рекомендуется показывать площади распространения групп и подгрупп горных пород по инженерно-геологической классификации или их сочетания; петрографический состав картируемых пород показывается штриховкой черного цвета; породы второго или третьего слоя, существенно отличающиеся петрографическими особенностями или относящиеся к другой группе, показываются в колонке-врезке; генезис и возраст горных пород отражаются общепринятыми индексами; водоносность горных пород отображается условными знаками синего цвета. Все перечисленные элементы обязательно должны быть изображены на картах одинаково, независимо от сложности условий и вида строительства, но с разной степенью детальности, зависящей от масштаба карты. Поскольку на карте площади выделяются по степени сходства и различия инженерно-геологических условий, другого специального районирования можно не производить, оно является естественным следствием принятого принципа инженерно-геологического картирования. Инженерно-геологические карты сопровождаются сводной инженерно-геологической колонкой, разрезами и при необходимости рядом специальных карт.

В рассмотренном варианте, на наш взгляд, инженерно-геологическая карта будет достаточно простым и наглядным графическим документом, содержащим основную инженерно-геологическую информацию для решения различных практических задач.

В заключение следует отметить, что картографические проблемы инженерной геологии не найдут своего решения до тех пор, пока не будут логически увязаны между собой три “кита” РИГ: классификация пород, стратификация разреза и районирование. Следует также отметить, что в практику инженерно-геологического картографирования интенсивно внедряются компьютерные технологии, которые по роду обрабатываемой информации относятся к технологиям географических информационных систем (ГИС-технология). Для них характерно следующее:

а) с помощью этих технологий проводится систематизация накопленных за многие годы материалов, которые геологический фонд преобразует в легкодоступный информационный ресурс;

б) управление информационными ресурсами позволяет проводить комплексный анализ данных, характеризующих инженерно-геологи-ческие условия, и детализировать специфические особенности геологической среды;

в) компьютерные технологии составления и демонстрации карт независимо от изначально задаваемых масштабов позволяют наращивать информативность при просмотре, анализе и интерпретации этих карт.