Загальні уявлення про геологічне середовище

Частина літосфери, а точніше земної кори, що безпосередньо виступає як мінеральна основа біосфери, є одним із найважливіших компонентів НПС, з кінця 70-х років XX сторіччя виділяється за назвою реологічне середовище". ГС розглядається як частина земної кори, взаємодіюча з різними інженерно-господарськими об'єктами чи інженерними спорудами. Під інженерними спорудами (ІС) розуміються будь-які техногенні об'єкти, створені людиною в межах ГС чи на його поверхні, включаючи відкриті чи підземні виробки. Самі ІС є джерелом техногенного впливу на ГС чи його складові. Взаємодія інженерних споруд із ГС визначається напрямом типу споруд з типом ГС: геологічна матриця функціонує за своїми природними законами, а ІС - затехнічними. Сукупність інженерної споруди з частиною ГС у зоні їх впливу, яка має фіксовані межі, називається природно-технічною системою (ПТС). ПТС охоплює деякий простір, що включає власне технічну систему, а також деяку частину ГС (більш широко - НПС) у межах зони впливу технічної системи на ГС. Розглядаючи термін ГС необхідно відзначити, що тут виявляються як сили, викликані інженерно-господарською діяльністю людини, так- і природні геологічні процеси, діючі сили яких знаходяться в надрах Землі, в гідросфері й атмосфері.

Під ГС розуміється верхня частина літосфери, що розглядається як багатокомпонентна система, яка перебуває під впливом інженерно-господарської діяльності людини і, у свого чергу, певною мірою визначає цю діяльність [44]. Слід зазначити, що відповідно до сучасних уявлень літосфера містить у собі земну кору і відділену від неї межею Мохоровичича тверду верхню частину мантії Землі. Нижня межа літосфери чітко не визначена і її потужність змінюється від 50 до 200 км. Земна кора, складає верхню частину літосфери Землі. У земній корі знизу нагору виділяють: базальтовий шар, границя Конрада, гранітний шар й осадовий чохол. Базальтовий шар складається головним чином з лужних магматичних і метаморфічних порід; гранітний шар - з основних порід типу габро і метаморфічних порід; осадовий чохол складений продуктами, що відклалися в результаті фізичних, хімічних, біологічних процесів і перетворилися подальшими процесами в гірські породи. Земна кора -продукт тривалої і складної взаємодії атмосфери, гідросфери, біосфери і процесів внутрішнього фізико-хімічного розвитку Землі при одночасному безупинному впливі зовнішніх сил. Потужність земної кори досягає 30-60 км під континентами і 5-10 км під океанами. Зверху земна кора обмежена атмосферою і гідросферою, що у неї частково проникають.

Геологічні процеси змінюють склад, структуру оболонок Землі, формують рельєф поверхні і визначають глибинну будову Землі. Геологічні процеси поділяються на природні: екзогенні, ендогенні і штучні (антропогенні, техногенні).

Ендогенні процеси (процеси внутрішньої динаміки) обумовлені внутрішніми силами Землі. Обумовлені енергією, яка виділяється при розвитку речовини у надрах Землі, дією гравітаційних сил, а також сил, які утворюються при обертанні Землі (мантія, ядро, нижня частина земної кори). З ендогенними процесами пов'язані такі явища як виникнення і розвиток материків, океанічних западин і гірських високостей, а також вулканізм та інші прояви магматичної діяльності. З ними пов'язані землетруси, які проявляються на окремих ділянках земної поверхні у виді короткострокових поштовхів або струсів. У випадках, коли поштовхи виникають поблизу населених пунктів, землетруси завдають значного лиха: загибель людей, руйнування будівель тощо.

Екзогенні процеси (процеси зовнішньої динаміки) впливають на поверхню Землі та самі верхні частини земної кори. Обумовлені головним чином енергією сонячної радіації, силою тяжіння і життєдіяльністю організмів. Екзогенні процеси підпорядковуються силам, які обумовлені переважно зовнішнім впливом. Ці процеси відбуваються при безперервних переміщеннях водних і повітряних мас в атмосфері, на поверхні і всередині Землі, у хімічних і фізичних перетвореннях речовини під впливом цих сил, в порушенні, переміщенні та вторинному відкладенні гірських порід, в життєдіяльності організмів тощо,

Антропогенні (техногенні) процеси обумовлені технічною діяльністю людини в геосферах. Як наголошував В.І. Вернадський, антропогенні процеси віднесені до геологічних, тому що безпосередній вплив людини на оточуючий її світ набув значущості геологічної сили.

Активність цих процесів у сучасних умовах може значно перевищувати активність будь-якого природного геологічного процесу, а у ряді випадків може перевищувати їх сумарну складову. Вплив техногенезу на природний розвиток геологічних процесів може бути прямим (змінений залягання гірських порід, їх транспортування, відкладення, переробка, утворення насипних форм тощо) і непрямим (людина є причиною змінення швидкості проходження геологічних Процесів або їх прояву).

Таким чином, верхньою межею ГС є денна поверхня; нижня межа ГС неоднорідна по глибині в різних областях Землі. Вона визначається глибиною техногенного впливу в ході різних видів господарської діяльності; максимальна глибина техногенного впливу усе більш зростає і на даний час надглибоке буріння досягає майже 12 км. У більшості випадків (наприклад, у міських агломераціях) глибина техногенного впливу складає кілька чи десятки сотень метрів. У ГС включаються ґрунти і верхні шари гірських порід (породи зони аерації і зони насичення), які розглядаються як багатокомпонентні системи. Необхідно відзначити, що межі ГС змінюються не тільки в просторі, але й у часі в міру розвитку техногенних процесів і техногенезу в цілому. Щодо ГС, то його зовнішніми середовищами є атмосфера, поверхнева гідросфера (поверхневі води), поверхневі біоценози і власне техносфера, що включає усі види інженерних споруд і господарських об'єктів. Внутрішніми складовими частинами ГС є: 1) грунти і штучні (техногенні) грунти, будь-які гірські породи, що складають масиви тієї чи іншої структури і розглядаються як багатокомпонентні динамічні системи; 2) рельєф і геоморфологічні особливості розглядуваної території; 3) підземні води, газоподібні наповнення гірських порід; 4) геологічні і інженерно-геологічні процеси і явища, розвинуті на даній території. У речовинному відношенні особливість ГС як підсистеми полягає в тім, що поряд із природними поширені речовини антропогенного генезису, які є продуктами функціонування технічних систем чи речовинами об'єктів техносфери [45]. Деякі дослідники в ГС включають не лише гірські породи і ґрунти, але і приповерхневі води і біоту.

В.Т. Трофимов і ін. [46] замість терміну «геологічне середовище» увели поняття „ приповерхнева частина літосфери " (ПЧЛ), виключивши з неї приповерхні води і грунти. У їхньому трактуванні верхня межа літосфери проходить по підошві гумусового шару Грунту. Однак, якщо ґрунти розглядати як геохімічний бар'єр на шляху міграції техногенних ЗР, то вони є частиною ГС.