Слова «таксономия» и «стратификация» поставлены рядомсознательно, поскольку в РИГ эти часто понятия путают илисчитают их альтернативными. Таксономия используется для выстраивания изучаемых объектов в иерархический ряд: по важности, от большего к меньшему, по возрасту, по генезису, по составу и другим признакам. Стратификация имеет более узкое назначение. Она используется для расчленения геологического разреза на стратоны. Поэтому таксоны в этом случае представляют собой иерархический ряд от малых стратонов к крупным, причем при движении по иерархической лестнице каждая следующая ступень представляет собой объединение стратонов предыдущей ступени.
Таблица 9
Принципиальная схема классификации горных пород при региональных инженерно-геологических исследованиях
Таксономические единицы | Значение при региональных геологических исследованиях |
Формации и субформации | Совместно с тектоническими данными являются основой для выделения структурно-тектонических этажей и инженерно-геологических регионов |
Геолого-генетические комплексы (макрофации и фации) | Совместно с данными геоморфологии являются основой для выделения инженерно-геологических областей и районов; определяют выбор системы разведочных работ и опробования пород, выдержанность свойств отдельных залежей пород |
Литолого-петрографические комплексы (микрофации) | Совместно с данными по геоморфологии являются основой для выделения инженерно-геологических районов, определяют строительные типы грунтов |
Петрографические (литологические) типы пород | Определяют в первом приближении характер деформации пород, химическую и физико-химичес-кую нестойкость пород и их агрессивность |
Инженерно-геологический вид пород | Совместно с данными по гидрогеологии служат для выделения подрайонов и участков |
Инженерно-геологические разновидности пород | Служат для выделения инженерно-геологических элементов геологического разреза и для выбора расчетных схем на стадии разработки рабочих чертежей, используются для детализации границ подрайонов и участков |
Подтвердим сказанное примерами. В инженерной геологии таксономическая схема И.В. Попова, приведенная в табл. 9, является базовой. Обратим внимание на такие обстоятельства: 1) выделяемые таксономические единицы никаким образом не связаны между собой стратиграфически; это не стратоны; 2) при движении по иерархической лестнице сверху вниз объем изучаемого инженерно-геологического тела уменьшается, но эти тела самостоятельны, не связаны друг с другом, их изучают разными методами: тектоническими, геоморфологическими, литолого-петрографическими, инженерно-геологическими и т.д; 3) у рассматриваемых тел нет единства и общности истории геологического развития. Так, например, формация и субформация выделяются по парагенетическому признаку; геолого-генетические комплексы – по генетическому; литолого-петрографический тип – по литологическому и петрографическому; инженерно-геологический вид – по грунтоведческому и строительному; инженерно-геологическая разновидность – по классификационным признакам. Таким образом, из табл.2 видно, что таксономический ряд инженерно-геологических тел И.В.Попова представляет собой типизацию инженерно-геологических условий для разных геолого-структурных обстановок и определяет масштабы и методы исследований выделяемых инженерно-геологических тел. Все это несомненно имеет очень важное значение.
Дальнейшее развитие взглядов И.В. Попова на таксономию инженерно-геологических тел, продолжилГ.К. Бондарик.
Он рассматривает формацию как трехфазную систему (твердая, жидкая и газообразная фазы), а ее происхождение – с позиции генезиса, парагенезиса и парагенезиса.
В его схеме обосновываются такие таксономические уровни геологических тел: формация–субформация–генетический тип–стратигра-фо-генетический комплекс (СГК)–монопородное геологическое тело первого уровня (МГТ-1)–монопородное геологическое тело второго уровня (МГТ-2)–монопородное геологическое тело третьегоуровня(МГТ-3). Первые четыре таксономические единицы рассматривают парагенетические связи геологических тел на горно-породном уровне. Следующий уровень деления геологических тел–монопородный (МГТ-1, МГТ-2, MГT-3). Г.К. Бондарик расширяет таксономический ряд инженерно-геологических тел, который был представлен И.В. По-повым (табл. 2). Обратим внимание еще на одно обстоятельство. Предложенная схема Г.К. Бондарика рассматривает в основном породы осадочного цикла. Хотя автор об этом не говорит, но вряд ли эта схема пригодна для классификации магматических и метаморфических тел.
Перейдем к рассмотрению вопросов стратификации. Стратифика-ция используется для расчленения разреза. В геологии для этого приняты возрастной и литолого-фациальный принципы. Для гидрогеологической стратификации наиболее перспективен комплексный подход на основе классификации скоплений подземных вод, позволяющий выделять однородные гидрогеологические тела. Выделяют три группы геологических тел, содержащих соответственно пластовые, трещинно-жильные и лавовые воды, а также их разновидности и переходные комбинации. Каждый гидрогеологический стратон характеризуется набором разнообразных гидрогеологических показателей (параметров), которые служат мерой сходства-различия при сравнении гидрогеологических объектов, оценке условий формирования подземных вод.
При проведении инженерно-геологической стратификации используется стратиграфо-генетический принцип и выполняется правило геологической однородности (объект инженерно-геологического стратифицирования должен относиться к определенному классу пород – осадочных, интрузивных, осадочно-вулканогенных или метаморфических). Далее геологический разрез изучаемой территории может быть расчленен на однородные слои по стратиграфическим, генетическим, петрографическим, инженерно-геологическим признакам независимо от мощности и распространения слоев. В случае мощных толщ тонкопереслаивающихся пород одного возраста следует выделять пачки с чередованием однородных слоев, одинаковых или близких по составу и состоянию. При петрографически однородных породах одного возраста следует выделять зоны и подзоны, горизонты и подгоризонты, различающиеся физическим состоянием пород, т.е. степенью их влажности, плотности, выветрелости, трещиноватости, пористости, водопроницаемости и др. Кроме того, И.В. Попов выделял две категории формаций – покровные отложения и породы коренной основы. В связи с этим, видимо, целесообразно проводить стратификацию таких пород раздельно. Покровные отложения имеют четвертичный возраст, находятся обычно на стадии диагенеза или ранней стадии катагенеза. Поэтому в их разрезе часто содержатся слабые грунты с неустойчивой консистенцией, тиксотропными и плывунными свойствами, содержащие органику вразличных формах. В соответствии с существующими для них подходами эти породы заслуживают отдельной стратификации. При стратификации пород коренной основы должны быть учтены условия их залегания и инженерно-геологические классификационные признаки.
Примером обоснованного подхода к стратификации разреза осадочных пород могут служить разработки М.С. Захарова. Инженерно-геологическая стратификация в понимании автора базируется на понятии инженерно-геологического комплекса (ИГК), т.е. парагенетической и парастерической ассоциации простых геологических тел, сложенных породами различного состава, состояния и свойств. Таксономический ряд при этом выглядит следующим образом: инженерно-геологический ярус (наиболее крупная морфологическая единица)–инженерно-геологический раздел ИГК(А)–инженерно-геологическая секвенция HГK(G)–инженерно-геологический элемент ИГК(С). Предлагаемая стратификация обеспечивает плавный и рациональный переход от систем верхнего иерархического уровня к системам и элементам, лежащим в основе расчетных моделей.
Разрез интрузивных и метаморфических пород стратифицировать сложно. Если покровные отложения и породы коренной основы можно подразделять в соответствии с условиями залегания, то для магматических и метаморфических групп стратифицирование можно проводить только для зоны выветривания, которая характеризуется неоднородным строением. Следует четко представлять, что расчленение разреза геологических тел пластового и массивного сложения имеет существенные различия. С этих позиций таксономический ряд инженерно-геологи-ческих стратонов может выглядеть примерно следующим образом: слой–подгоризонт–горизонт–комплекс (для осадочных и осадочно-вулканогенных пород) и подзона–зона–комплекс (для интрузивных и метаморфических пород). Для объединения стратонов в том и другом случае можно использовать такие подразделения, как серия, свита, структурный ярус, структурный этаж. В этой схеме соединяется логическая цепочка инженерно-геологической классификации пород, инженерно-геологической стратификации разреза и инженерно-геологи-ческого районирования. Такая связка является весьма важной и нужной. Она позволяет рассматривать инженерно-геологические объекты в разных ипостасях (классификационной, стратификационной и районирования) без потери смысла.
Таким образом, главенствующую роль в любых инженерно-геологических построениях должен получить инженерно-геологический анализ. Другие виды анализа (формационный, фациальный, геохимический, гидрогеологический, геокриологический, геофизический, структурно-тектонический), несомненно, имеют важное, но подчиненное значение.