Лекция№6 Экология геологической среды

План лекций

6.1 Общая характеристика геологической среды6

6.2 Особенности геофизических и геохимических аномалий

6.3 Воздействие на живые организмы некоторых геофизических и геохимических аномалий

6.1 Общая характеристика геологической среды

Важнейшим абиотическим фактором развития экосистем и биосферы в целом является геологическая среда. Ее состояние и динамика обусловлены структурой верхней части литосферы, природными (эндогенными и экзогенными) процессами и хозяйственной деятельностью человека, или техногенезом. В свою очередь геологическая среда оказывает влияние на процессы во внешних оболочках Земли и на техносферу, созданную человеком. Геологическую среду можно рассматривать, с одной стороны, как литогенную основу жизни, а с другой - как источник возможного воздействия на биосферу, и особенно на человека, геохимических и геофизических полей, опасных эндо -и экзогенных процессов.

Геологическая среда - многокомпонентная динамическая система приповерхностных горизонтов литосферы, характеризующаяся конкретными горными породами, почвами, подземными водами, тектонической обстановкой, геологическими процессами, рельефом земной поверхности. Компоненты геологической среды рассматриваются с точки зрения взаимодействия с различными формами техногенеза и как минерально-сырьевой фундамент биосферы на современном этапе ее развития. Геологическая среда является составной частью природной среды.

Между геологической средой, внешними оболочками Земли (атмосферой, гидросферой и биосферой) и хозяйственной деятельностью человека существуют многочисленные и сложные взаимные связи.

94

Влияние на геологическую среду внешних оболочек многообразно по формам и различно в региональном плане (табл. 1). Физическое воздействие затрагивает рельеф и самые верхние горизонты горных пород. Повсеместным является влияние температурного режима и влажности на процессы выветривания и подготовки обломочного материала к перемещению. От растительного покрова зависит активность биологического выветривания. Ветер, вода (лед) и растения - ведущие факторы экзогенного рельефообразования. Процессы формирования внешних оболочек определяют напряженность естественных экологических обстановок. В регионах активной водной и ветровой эрозии, частых наводнений, развития оползневых, обвально-осыпных и криогенных процессов эта напряженность особенно велика.

Основные литосферные функции внешних оболочек Земли

Таблица 1.

Атмосфера	Гидросфера	Биосфера
Обеспечение баланса тепла и влаги
Регулирование радиационного баланса и механизма осадков	Регулирование поверхностного и подземного стока	Регулирование влагооборота
Влияние на выветривание
Физическое	Физическое (морозное)	Физико-химическое (биологическое)
Участие в процессах рельефообразования
Эоловых, криогенных	Флювиальных, криогенных, карстовых. Формирование баланса подземных вод путем регулирования подземного питания	Биогенных

Деятельность человека приобрела такие масштабы, что ее относят к

95

мощному геологическому фактору развития природной среды. Даже косвенно, через изменение климата, поверхностного стока, почв и растительности человек меняет состояние геологической среды. Прямое же влияние техногенеза (карьеры, шахты, скважины, подземные емкости и хранилища, фундаменты сооружений) затрагивают литосферу на глубины многих сотен метров, а в ряде случаев на километры. Совместно с природным фоном техногенное воздействие дает интегральные показатели нарушенности и загрязнения геологической среды (табл. 2).

Основные литосферные функции техногенеза

Таблица 2.

Физическое воздействие		Загрязнение
прямое	косвенное	прямое	косвенное
Перемещение пород при строительстве сооружений и добыче полезных ископаемых	Влияние на экзогенные процессы при уничтожении растительности и почв	Захоронение загрязняющих веществ в подземных коллекторах	Фильтрация загрязненных атмосферных осадков и поверхностных вод
Деформации пород при нагрузках и выемке, откачке воды и взрывах	Влияние на режим подземных вод при регулировании поверхностного стока	Фильтрация сточных вод, газов и нефтепродуктов из линейных сооружений	Накопление органического вещества с высоким загрязнением в осадках и торфе

В свою очередь, являясь морфолитогенной основой ландшафта, геологическая среда обусловливает механизм многих процессов во внешних оболочках Земли (табл. 3).

Большой цикл круговорота воды в природе, в котором участвует литосфера, включает динамику атмосферы и гидросферы, влияет на распределение осадков, нормы стока, условия формирования почвенно-растительного покрова. При этом весьма активную роль играет рельеф, создавая

96

климатические барьеры, высотную поясность, влияя через уклоны на водный баланс, а через экспозицию склонов - на микроклимат и дифференциацию ландшафтов.

Основные функции литосферы.

Таблица 3.

Гидросферные	Атмосферные	Педосферные	Биосферные и планетарные
Источник и приемник воды глобальных циклов водообмена	Пополнение газов атмосферы	Универсальный фактор почво- образования	«Фундамент» биосферы, источник материала и энергии для глобальных обменных циклов
Поглощение свободной воды в зоне гипергенеза в процессе выветривания	Передача тепловой энергии недр	Фактор водного и теплового режима почв	Узловой структурно-динамический компонент планеты
Фактор динамики гравитационно - подвижных вод	Захоронение вещества, аккумулировавшего газообразные продукты атмосферы	Основной источник вещества почв	Фактор эволюции живых организмов и биоценозов Земли
Выветривание при метаморфизме воды, связанной гипергенными минералами	Фактор современной динамики воздушных масс при взаимодействии их с подстилающей поверхностью	Фактор генетического и экологического разнообразия почв. Регулятор механической и химической денудации почв	—

Можно привести немало примеров влияния геологических (инженерно-геологических, неотектонических, сейсмотектонических, геоморфологических) условий на технологию и организацию работ при

97

различных видах инженерного освоения территорий (табл. 4).

Влияние геологических условий на техногенез

Таблица 4.

Добыча полезных ископаемых	Строительство	Сельское хозяйство	Мелиорация
Технология разведки и добычи	Земляные и взрывные работы	Технология распашки	Технология систем дренажа и полива
Мероприятия по рекультивации и охране природы	Режим подземных вод	Эрозия почв	Процессы вторичного засоления почв
Обустройство подземных хранилищ	Коррозия и аварийность трубопроводов	Использование удобрений	Использование источников водоснабжения
	Сейсмостойкость инженерных сооружений

Методы добычи минерального сырья всецело зависят от его запасов, глубины залегания, условий обводнения месторождений и эколого-геологических особенностей. Для строителей важны категории разработки грунтов, рельеф местности, глубины залегания подземных вод, сейсмичность территории.

В сельском хозяйстве большое значение имеют учет уклонов и расчленение рельефа, процессы эрозии, механический состав почвообразующих пород, условия увлажнения, подтопления и заболачивания сельскохозяйственных угодий.

Среди рассмотренных выше многочисленных прямых и обратных связей в системе «геологическая среда - внешние оболочки Земли - техногенез» первостепенное значение для экологической геологии имеет техногенное воздействие на геологическую среду - загрязнение и нарушенность. Однако это воздействие в различной степени затрагивает интересы отдельных геологических наук. При этом в каждой науке возникшие экологические проблемы могут решаться различными методами. С проблемами экологического

98

типа, прежде всего, сталкиваются прикладные геологические науки, в сфере интересов которых находятся процессы взаимодействия техногенеза и геологической среды. Для инженерной геологии и геоморфологии первостепенным является физическое воздействие на геологическую среду, а для гидрогеологии и геохимии - химическое.

Взаимоотношения человека и природы непрерывно усложняются, и это отражается на экологических проблемах геологии. Влияние техногенеза на процессы в литосфере часто трудно прогнозировать, что приводит к возникновению очагов опасных деформаций горных пород, их обводнению или загрязнению. С другой стороны, возрастающие опасности вынуждают совершенствовать технологии в горнорудной и нефтедобывающей промышленности, строительстве, мелиоративном проектировании.

99