6.2 Особенности геофизических и геохимических аномалий

Физические и геохимические аномалии, оказывающие определенное воздействие на организмы и человека, можно назвать экоаномалиями.

В настоящее время вводятся также новые понятия, характеризующие экогеохимические и геоэкологические особенности элементов: их литотоксичность, а также гидротоксичность - атмотоксичность, геоэкофильность и показатели геоэкологичности.

В целом аномалии разделяются на две большие группы: естественные (природные), обусловленные геологическими факторами, и техногенные (искусственные), созданные человеком.

Природные экоаномалий и их источники постоянно существуют независимо от желания человека. Они являются отражение разнообразных эндогенных и экзогенных геодинамических, а также физико-химических процессов, протекающих в геологической среде. Большая часть обусловлена рудными залежами, неметаллическими полезными ископаемыми и отельными геологическими структурами.

Источники таких аномалий можно разделить на три большие группы. К первой группе относятся объекты, генерирующие длительно существующие, достаточно постоянные во времени и пространстве физические и геохимические поля. Так, в зоне окисления сульфидных месторождений возникает сложная система электрических и температурных полей, аномалий Си, Zn, Pb, Sc, Cd, In, SO₂, CO₂ и др. Активные глубинные разломы, являющиеся источником линейной формы, поставляющие на поверхность Земли эманации гелия, углеводородов, радиоактивных газов (в том числе радона), создают соответствующие локальные аномалии.

В состав осадочного слоя входят различные осадочные горные породы, а также местами покровы и силы основных магматических горных пород. Главную роль в гранитно-метаморфическом слое играют кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты и граниты.

100

Геологическая среда находится в зоне воздействия современных тектонических движений, которые проявляются как разнообразные дислокации. Наиболее универсальным повсеместно распространенным типом современных дислокаций, имеющих первоочередное геоэкологическое значение, являются трещиноватость и активные разрывные нарушения.

Трещиноватость наблюдается во всех горных породах, независимо от их возраста и петрографического состава, но в наиболее "чистом" виде, не искаженном другими деформациями,- в отложениях платформенного чехла. В своей ориентировке трещиноватость подчиняется определенной закономерности - выделяются три пары сопряженных систем трещин, из которых одна следует вдоль широт и меридианов (ортогональная система), а две другие занимают диагональное положение с ориентировкой к сторонам света 300-120° и 330-150°. Эта ориентировка связана с напряжениями, возникающими при изменении фигуры и скорости вращения Земли, -ротационными силами. Сами же трещины образуются в результате различных причин, основными из которых являются движения по разрывным нарушениям, диагенез осадочных пород и остывание магматических оснований, происходящие в поле ротационных напряжений.

Кроме трещин и трещиноватости большая экологическая роль принадлежит и активным коровым разрывам различной морфологии - сбросам, взбросам, сдвигам, надвигам и раздвигам, современные вертикальные и горизонтальные перемещения по которым определяют формирования рельефа и затрудняют инженернохозяйственную деятельность.

Геологическая среда находится в естественном напряженном состоянии и характеризуется в различных ее частях разными полями напряжений. Доказательством являются деформации стволов буровых скважин, которые выражаются в изменении их поперечного сечения, искривлении или сдвигом нарушении этих стволов.

Геологическая среда создает аномальные геофизические (магнитные,

101

гравитационные, электромагнитные, геотермические и др.) и геохимические поля, представляющие собой совокупность отдельных аномалий. Аномалия геофизических и геохимических полей составляют неотъемлемую часть окружающей среды и существенно влияют на нее.

По степени экологического воздействия как источник, так и аномалия могут быть разделены на высокоопасные (окисные месторождения U, сернистые руды Bi, Те, Se, As, Sb, Hg, Cu и др.), умеренноопасные (месторождения Pb, Zn в карбонатных породах, месторождения галоидных соединений и др.)

Вторую группу составляют те из них, которые создают физические и геохимические поля или локальные аномалии, предшествующие геологическим процессам, протекающим практически мгновенно и носящим характер катаклизмов. К таким процессам относятся в первую очередь землетрясения, предвестниками которых являются образования различных аномалий: сейсмических, электрических, магнитных, деформаций поверхности рельефа, гидрогеологических, газохимических.

К третьей группе относится Солнце, всплески активности которого вызывают магнитные бури, перераспределение теллурических токов в геологической среде и др.

Искусственные экоаномалии чрезвычайно разнообразны по размерам, форме и внутреннему строению. Большинство из них имеют комплексный характер. Они являются результатом излучения и рассеивания разных видов энергии и вещества.

Так, труба теплоэлектростанции, работающей на угле, рассеивает пыль, тепловую и радиоактивную энергию (за счет присутствия в угле радиоактивных соединений), создает в почвах многокомпонентные вторичные ореолы рассеяния U, Th, Ge, S, а в нижних частях тропосферы - агрохимические или газовые ареолы рассеяния соединений С, N, S.

Главными источниками искусственных аномалий являются городские

102

агломерации, сельскохозяйственные комплексы, промышленные и горнодобывающие предприятия, электростанции, транспортные магистрали, линии электропередач и кабели связи, радио-, телекоммуникационные системы, аэродромы, площадки для запуска ракет, нефтебазы, склады ГСМ, хранилища химических и радиоактивных отходов, золоотвалы, хвостохранилища, полигоны для испытания различных, в том числе и ядерных, вооружений.

Размеры и амплитуды искусственных аномалий часто соизмеримы, а в отдельных случаях многократно превышают природные аномалии.

Например, авария Чернобыльской АЭС создала радиоактивную аномалию, по суммарной площади, спектру радионуклидов и интенсивности излучения превосходящую любой из известных природных геологических объектов. Максимальные концентрации и суммарные запасы некоторых тяжелых и редких металлов в золоотвалах и хвостохранилищах в отдельных случаях превосходят запасы тех же полезных ископаемых в природных месторождениях. Напряженность электромагнитных полей мощных радиостанций, ЛЭП во много раз превышает таковую при проведении на рудных телах электроразведочных работ.

Физические и геохимические экоаномалии обладают некоторыми специфическими особенностями:

1. их источники обычно располагаются на дневной поверхности или в верхней части геологического разреза;

2. они имеют крайне ограниченную вертикальную мощность при плоскостном, площадном характере распространения;

3. в отличии от природных аномалий, связанных с рудными залежами и геологическими структурами, создающих физические поля и первичные ореолы рассеяния, грубоконцентричные по отношению к аномалиеобразующим объектам техногенные экоаномалии распределяются вдоль путей перемещения воздушных масс, подземного и поверхностного строка, вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей и т.д.;

103

4. для экоаномалий характерно не только пространственное совпадение и наложение нескольких физических полей, но и совмещение совершенно разнородных аномалий параметров. Так, вдоль автомагистрали, включающей полотно дороги с кюветами и полосой отчуждения, ЛЭП, воздушные и подземные линии связи, трубопроводы, возникают:

1. комплексные ареолы Pb, Hg, Zn, бензопирена, азотистых, сернистых и других соединений за счет выхлопных газов;

2. первичные и вторичные электромагнитные поля, индуцируемые в электропроводниках ЛЭП и линий связи;

3. электрические потенциалы за счет фильтрации метеорных вод через подушку полотна дороги;

4. сейсмические и акустические колебания при движении автотранспорта. По относительным размерам среди экоаномалий выделяют: точечные (например, за счет скопления акцессорных минералов в породе или утерянного ампульного эталона радиоактивного излучения), локальные (например, возникшие на месте свалки бытовых отходов или небольшого рудного тела с определенными токсичными элементами-примесями), региональные (в частности, образующиеся вследствие токсичных выбросов крупной ТЭЦ).

104