Лекции по геоэкологии

Ресурсная экофункция литосферы. Полезные ископаемые. Месторождения полезных ископаемых. Кадастр минеральных ресурсов. Гипергенез. Кора выветривания. Элювий. Коллювий. Геодинамическая экофункция литосферы. Землетрясения. Вулканизм. Обвалы. Осыпи. Лавины. Геопатогенные зоны. Геохимическая экофункция литосферы Геофизическая экофункция литосферы. Краткое содержание темы: Литосфера (греч. литос-камень, сфера-шар) – это верхняя твердая оболочка Земли. Сюда объединяют земную кору и верхнюю мантию, когда изучают эти образования в физическом (реологическом) смысле (реология – наука о деформациях и течении вязких веществ). Граница между земной корой и мантией выражена сейсмически: скачком скоростей продольных волн от 7,5-7,7 до 7,9-8,2 км/с. Это поверхность Мохоровичича (Мохо) по имени хорватского сейсмолога-ученого, выделевшего эту границу в 1909 г. Подстилается литосфера вязким (пластичным) слоем – астеносферой, по которой литосферные плиты передвигаются в горизонтальном и вертикальном положении. Выделяют следующие плиты: Северо-Американская, Тихоокеанская, Австралийская, Южно-Американская, Африканская, Евразийская и малые плиты: Хуан-де-Фука, Кокос, Карибская, Аравийская, Китайская, Индокитайская, Охотская, Филиппинская. Верхняя часть литосферы – земная кора изучена на глубину различными горными выработками (шахты в Ю.Африке до глубины 5000 м.) и скважинами. Сверхглубокие скважины на Кольском полуострове – 12,2 км и в Юж. Африке – скважина Вредефорд ок. 14 км. О более глубоких горизонтах земной коры можно судить только по геофизическим данным.

Скорость сейсмических волн и плотность пород связаны следующим соотношением: V_P =√ [ λ + [3/4μ]/σ V_n = √ μ/σ , где V_P и V_n – скорости продольных и поперечных волн, σ – плотность пород, μ и λ –упругие постоянные коэффициенты Лямэ; λ – модуль все стороннего сжатия; μ – модуль сдвига. На практике более плотные породы обычно характеризуются более высокой скоростью сейсмических волн (с глубиной растёт значение коэффициентов Лямэ). Под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека в основном находится верхняя часть литосферы - геологическая среда, которая более всего подвержена антропогенному воздействию по причине того, что из неё общество черпает все минеральные ресурсы, на ней строятся города и геотехнические системы и порой заменяются полностью природные ландшафты на антропогенные. Экологические функции литосферы как глобальной системы вместе с происходящими в ней антропогенными и природными процессами являются основными жизнеобеспечивающими функциями, определяющие развитие и существование современного общества, а также всей биоты. Всё многообразие функциональных зависимостей между природной и антропогенно-измененной литосферой и биотой (в том числе и обществом) согласно В.Т.Трофимову (2000г.) сводится к четырём экофункциям-ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической. 1.Ресурсная экологическая функция литосферы. Эта функция означает роль минеральных, органических, органно-минеральных ресурсов литосферы, а также ее геологического пространства для жизнедеятельности биоты как в качестве биоценоза, так и человеческого общества как социальной структуры. При этом предметом изучения являются знания о сырьевом потенциале литосферы, пригодности ее пространства для проживания биоты, в том числе и человека. Поэтому любые экологические оценки без учета ресурсной составляющей природы неполноценны и часто ошибочны. К оценке данной функции подходят как с глобальных, так и с локальных (практических) позиций. В стратегическом (глобальном) плане исследуют истощение планетарных ресурсов, увязанные с ростом народонаселения. Г.А.Богдановский (1994г.), в виду сложности анализа такой проблемы, вводит понятие «поддерживающая» емкость среды (в данном случае литосферы)- это количество биомассы, которое может быть в условиях положительной и отрицательной отдачи в системе (эколого-геологической, к примеру). Положительная отдача – расширение, развитие и повышение устойчивости экосистем, а отрицательная отдача – «откачка» неизбежного при этом беспорядка и возрастание энтропии (то есть нарушается устойчивость экосистемы). В целом развитие экосистем идет по S- образной кривой. Другим важным фактором, влияющим на стабильность системы, является рост населения. Отсюда роль эколого-геологической обоснования управления запасами минерально-сырьевых ресурсов планеты главным образом сводится к рациональному их использованию (включая и технологические ресурсы). Вторым теоретическим аспектом данной проблемы является представление об истощаемости ресурсов и экологической емкости геологического пространства. Так, по разным данным, сейчас в год извлекается из недр около 100 млрд. тонн минерального сырья, а динамика его количественного состава следующая: в XVIII в. извлекали 18 химических элементов и соединений; в XIX в.-35; в 1917г.-64; в 1975г.-87, а сейчас все 104 элемента таблицы Д.И.Менделеева. По прогнозам многих специалистов к 2050г. запасы многих полезных ископаемых иссякнут. При рассмотрении экологического пространства, необходимого для размещения биоты, следует признать, что ресурсы его ограничены. По данным Г.С.Вахромеева (1995г.) в настоящее время освоено уже около 56% суши планеты, интенсивно осваиваются недра и шельф. Ресурсы литосферы, необходимые для жизни биоты, представлены: - горными породами (минералами), включающими элементы биофильного ряда (необхо-димые организмам для жизни); - кудюритами (минеральными веществами, являющихся пищей для животных -литофагов); - поваренной солью(NaCl) -подземными водами. Характеристика биофильных элементов и их роль в обеспечении жизни биоты рассмот-рены Г.А.Богдановским и В.В.Ивановым и другими. По оценкам разных авторов к биофильным элементам относятся: - макроэлементы (С, H, O, N, Ca, S, P, Na, K, Mg, CI) - микроэлементы (йод, Cu, Zn, Mn, Co, Ni, Ma, As, B, Se, Cr, Fe, V, Si). В организме человека их - около 30. Еще один элемент проблемы – биологические циклы. По Г.А.Богдановскому - это в большей или меньшей степени замкнутые пути циркуляции химических элементов, входящих в состав клеточной протоплазмы, из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. Два фонда в этих циклах: резервный (небиологический компонент – масса медленно движущихся веществ) и обменный (быстрый обмен между организмами и средой). Два типа биохимических циклов. 1.круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере; 2.осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (P, Fe, S, Na, Mg, Cu, и другие). Минеральные биогенные комплексы – кудюриты (нетрадиционные источники минерального сырья) – пища для литофагов (литос- камень, фагос- пожирание). Пока оценка этих животных в этом плане не окончена (В.И. Бгатов и другие, 1993г.). Исследователи установили, что среди пищевых и лечебных солей в природе есть большая группа алюмосиликатов и силикатов, которые едят птицы, звери, люди. Об этом писал еще В.К.Арсеньев ( Дальний Восток), М.Кадэн и В.Бирк (1949г.) о солонцах в скалистых горах, Дж. Мак-Киннон – о литофагии индийских слонов и других. На острове Суматра, к примеру (Дж Мак-Киннон) на склонах холмов, сложенных туфами с цеолитами и монтмориллонитом, слоны выскребли целые пещеры в выветрелых туфах. Здесь же остатки пищи слонов доедали белки, обезьяны, олени. В России в горах Сихотэ-Алинь кудюриты – туфы гейландит – клиноптилолитового (Ca, Na₂)[AlSi₃O₈]₂ּ5H₂O) состава, опал, монтмориллонит (Al, Mg)₂ (OH)₂[Si₄O₁₀]ּnH₂O); на побережье Байкала – выветрелые сланцы с кварцем (SiO₂), гидрослюдами (гидромусковит (K, H₃O) Al₂ (OH/₂ [Al,Si)₄O₁₀]ּnH₂O), хлоритом (Mg, Fe)_3-n(Al,Fe⁺³)n (OH/₄ (Al_n Si₂ *nO₅ ), карбонатами Ca, Mg. На Алтае – гидрослюда, монтмориллонит, хлориты, кварц, полевые шпаты и т.д. Природа литофагии до конца не выяснена. Но большинство исследователей считает, что это естественная потребность организмов в минеральных добавках, часто – это литоте-рапия. Эти вещества получили название кодюриты на Алтае от слова кудур – солончак, солон-цовый грунт, солонец. Сейчас минеральные смеси используются как добавки к корму животных. Люди также используют их в пищу. Так, в экваториальной Америке есть целые народы – землееды. В Африке негры едят глину (Сенегал), в Италии есть кушанье – смесь пшеницы и мергеля («Алика»). В Гане (Африка) продают лепешки из глины. В.И.Бгатов и д.р. выдвинули свою гипотезу о вымирании мамонтов в Сибири. Из нее следует, что главной причиной этого Экокризиса было то, что в связи с похолоданием климата, замёрзли кудюриты и мамонты не могли их поедать. Не меньшее значение минералы имеют и для флоры. К примеру, роль подземного СО₂ в жизни растений. Так, в тектонически активных зонах, на месторждениях угля, нефти, где выделяется много CO_2, наблюдается отличие местной растительности от зональной. Здесь она более «южная», «пышная». К примеру, в тундре среди местной растительности наблюдаются пятна представителей лесной и южно-таежной флоры. На нефтяных месторождениях произрастают богатые кедровники. Д.Г.Звягинцев (1987г.) отмечает высокую значимость минеральных сорбентов в жизни микроорганизмов (простейшие, грибы, дрожжи, бактерии, микроорганизмы). Существует точка зрения о непосредственном взаимодействии микробных клеток с почвенными частицами. По способности адсорбировать аминокислоты глинистые минералы располагаются следующим образом: гумбрин > бентонит > кил > нонтронит > каолинит. Поваренная соль (галит). По отношению к ней все люди – литофаги (около 8-10 кг. в год на человека, В.Г.Горшков и др. 1995г.) Пока запасы этого ресурса тревоги не вызывают. Поваренная соль активизирует некоторые ферменты, поддерживает кислотно–щёлочное равновесие, необходима для выработки желудочного сока и пр. Следует отметить, что, несмотря на большие запасы этой соли, потребность в ней в конце 80^х годов ХХ в. удовлетворялась лишь на 89% и сейчас это положение сохраняется. Подземные воды. Значимость их для биоты не требует особых пояснений. В.И.Вернадский писал, что «живое вещество в течение 7-10 лет пропускает через себя такое количество воды, которое равно по объему Мировому океану». Подземные воды пригодные для питья, составляют ~ 14% вод планеты. Но по качеству они превосходят все поверх-ностные воды и в отличие от них лучше защищены от загрязнения. По данным ЕЭС на долю подземных вод приходится в среднем до 60% в водоснабжении населения Европы (в среднем). А в Швейцарии, Бельгии, Дании, Румынии, Германии до 70-100%. В США около 50% водоснабжения за счет подземных вод. Интенсивная эксплуатация водоносных горизонтов, их загрязнение, нарушение водоохранных правил и норм приводят к дефициту подземных вод. К примеру, разработка месторождений твердых полезных ископаемых ведет к резкому изменению режима подземных вод. Так, работа системы по водопонижению в районе КМА (Россия, 1956г.) привела к смыканию депрессионных воронок вокруг карьера и шахты, снизило уровень вод на 20-25 м. Это нарушение проявилось в радиусе 40-80 км. Особенно масштабно нарушается режим подземных вод на отработках нефтяных месторождений, когда в подземные пласты закачивается большое количество воды, чтобы повысить отдачу нефти. В общем плане минеральные ресурсы представлены совокупностью выявленных в недрах скоплений (месторождений) различных полезных ископаемых, в которых химические элементы находятся в самородном виде или в виде соединений в резко повышеннойВ общем плане минеральные ресурсы представлены совокупностью выявленных в недрах скоплений (месторождений) различных полезных ископаемых, в которых химические элементы находятся в самородном виде или в виде соединений в резко повышенной концентрации по сравнению с кларковыми содержаниями в земной коре, обеспечивающей возможность их промышленного освоения. Они являются составной частью природных ресурсов, включающие также агроклиматические, водные, земельные и лесные ресурсы. В целом под природными ресурсами понимают (И.Я.Блехцин и др.,1988г.) «природные тела и вещества (или совокупность), а также виды энергии, которые на конкретном этапе развития производительных сил используются или могут быть технически использованы для эффективного удовлетворения разнообразных потребностей человеческого общества». Такое положение минеральных ресурсов позволяет их считать важнейшим фактором развития общества, чем и определяется их экологическое значение. В его основе – проблема удовлетворения растущих потребностей хозяйства в топливе, энергии, различных металлах, алмазах, удобрениях и пр. Минеральные ресурсы лежат в основе развития минеральной базы общества, в историческом аспекте современный этап развития которого может быть охарактеризован как переход от индустриального к постиндустри-альному (В.И.Данилов-Данильян.,1997г.). Характерные признаки последнего: - стабилизация численности населения (AGR→0, интегральный демографический показатель – разница между рождаемостью и смертностью) и стабилизация удельного потребления энергии (е/е*→ 1, соотношение реального и оптимального потребления энергии), вне зависимости от климата. Но так как большинство стран этого не достигли (в том числе и Казахстан), рост добычи и переработки минерального сырья будет продолжаться и будут проблемы, связанные с этим аспектом. Следует отметить слабо изученный вопрос взаимосвязи ресурсов и биоты. По мнению Е.В.Стадника и Л.Г.Колмогоровой (1998г.) нефтегазоносность и проявления рудных полезных ископаемых приурочены к деформационным (ослабленным) зонам геологических систем, а крупные месторождения расположены в этих зонах по окружности неких ядер. К этим же окружностям приурочены зоны риска заболева заболеваний и эпидемий. Существуют следующие категории минеральных ресурсов: 1. Топливно-энергетические (нефть, конденсат, природный газ, каменный и бурый угли, уран, битуминозные сланцы, торф); 2. Черные и легирующие металлы (руды железа, марганца, хрома, титана, ванадия, вольфрама, молибдена); 3. Цветные металлы (руды цинка, свинца, меди, олова, кобальта, никеля, алюминия, сурьмы, ртути); 4. Редкие и редкоземельные металлы (руды тантала, ниобия, бериллия, циркония, иттрия, иттербия, гафния, лантаноидов); 5. Благородные металлы (золото, серебро, платиноиды, электрум); 6. Ювелирное сырье (драгоценные камни - алмаз, аметист, изумруд, топаз, рубин, сапфир, аквамарин, благородный опал и др.); 7. Химическое и агрономическое сырье (калийные соли, фосфориты, апатит, борные руды, сера, бром, йод, флюорит и др.) 8. Флюсы и огнеупоры (магнезит, известняки, хризотил-асбест, кварциты, глины и др.) 9. Техническое сырье (алмаз, асбест, графит, слюды (мусковит, флогопит), оптический флюорит, пьезокварц, исландский шпат, горный хрусталь), 10.Радиоактивное сырье (уран, радий, плутоний, торий); 11. Строительные материалы (цементное сырье - мергели, известняки, глины, суглинки, пески, щебень, дресва, гравий различных горных пород). Особую категорию ресурсов составляют различные подземные воды (питьевые, технические, лечебные-бальнелогические, гидротермальные, рассолы). Кроме того, среди топливно-энергетических ресурсов с экологических позиций особое место занимает торф. Наибольшее число торфяных месторождений в Северном полушарии в зоне умеренного климата. Торф - не только топливо, но и агрономический ресурс (удобрение) и среда обитания редких и исчезающих животных и растений. В результате осушения болот при разработке торфа теряются богатые природные ресурсы, в частности ягодники, происходит уменьшение видов организмов, изменяется водный баланс местности и водный режим поверхностных и подземных вод. В 1966 году был принят Международный проект «Телмы», в котором торфяные месторождения рассматривались как экофактор гидрологической стабильности и сохранения биоты. Составлены международные списки месторождений, взятых под охрану. Минеральные ресурсы, сконцентрированные в месторождениях, характеризуются запасами категорий А, В, С, в зависимости от степени их изученности, а также перспективными ресурсами (категория С₂) кроме того определяют прогнозные ресурсы (для твёрдых полезных ископаемых – категории Р₁, Р₂ и Р₃) для нефти и газа категории D₁ и D₂) В настоящее время в связи с проблемой исчерпаемости природных минеральных ресурсов и роста их себестоимости встаёт вопрос об использовании сырья техногенных месторождений (отвалы рудников, шахт хвосты обогатительных фабрик и другое). По данным В.Т. Трофимова ежегодно на земной поверхности накапливается в отходах: железо – 350 млн. т; меди – 5,7; свинца – 2,8; бария – 2,5; урана – 270 тысяч тонн; ртути – 7,9 тысяч тонн и другие. Ресурсы геологического пространства. Под ним понимается само геологическое пространство, необходимое для расселения и существования биоты (в том числе и человека), а также под объекты инженерно-хозяйственной деятельности людей (сельскохозяйственные и лесохозяйственные угодия, урбанизированные территории, энергетическое и транспортное строительство, объекты горной отрасли, линейные сооружения; подземные сооружения; водохранилища идр.) При этом используют термин «ресурсный потенциал (совокупность перспективных, возможных к освоению площадей и объектов этого пространства)» и «качество ресурса (степень пригодности данного участка литосферы для того или иного конкретного вида освоения)». В основном применяют две оценки ресурсов геологического пространства: - оценка «площадного» ресурса поверхности, который стал в настоящее время огромным дефицитом (в Японии, к примеру, с целью увеличения площади суши, стали засыпать отходами прибрежную часть моря, а в Голландии, наоборот, строят дамбы для защиты земель от затопления морем). - оценка подземного геологического пространства (строительство коммуникаций, транспортных артерий, отдельных объектов и др.). В связи с процессом урбанизации «площадной» ресурс стремятся «увеличить» различными инженерно-техническими приемами (многоэтажность застроек, использование подземного ресурса и т.д.). Когда проблема, возникающая здесь, а именно создание зеленых охранных зон, такими методами не может быть решена (по норме на каждого жителя в городе нужно иметь 21-26м² и до 50м² зеленых насаждений), тогда в больших городах (особенно в городах-миллионерах, а их в мире более 320 на 2000г.) это повсеместно нарушается. Территориальная оценка геологического пространства включает также создание карт ресурсного районирования, где ресурсный потенциал отображается с помощью ресурсного кода:

I [а] [б] [в] [ж⁺_-] [ з_-⁺] [и⁺_-] [к⁺_-] III II [г] [д] [е] [ж ] [ з ] [ и ] [ к ] IV В части I – пригодность территории для расселения биоты (а- для расселения человека, б- для естественного расселения флоры и фауны, в- для создания заповедных зон). В части II – для различных видов сельскохозяйственного и лесохозяйственного освоения. В части III- инженерно-геологическая пригодность для строительства каких- либо объектов. ж - для строительства небольших промышленных объектов и гражданских зданий. з – для сложных уникальных промышленных объектов и энергетических сооружений. и – для линейного строительства. к – для размещения высокотоксичных и радиоактивных отходов (+ и – возможность и невозможность указанного в III части вида освоения с точки зрения экологической безопасности). Качество ресурса геологического пространства определяется на базе информации большого круга наук – инженерной геологии, гидрогеологии, геофизики, экологии, геохимии, агрономии, географии, и других. Возможно следующее подразделение территориального ресурса по качеству: о – низкое; 1- пониженное; 2 – среднее (повышенное); 3 – высокое. Примеры: 1. Качество массивов площадей к расселению человека (код [a]). Следующие градации: 0 – пребывание человека или невозможно (жерла вулканов) или допускается только кратковременное пребывание с применением защитных средств (зоны Арктики, льды Антарктиды, «мертвые» пустыни, полигоны ядерных испытаний, центры технических аварий и прочих). 1 – зоны кратковременного пребывания или ограниченного проживания (Крайний Север, пустынные зоны, Чернобыльский «след», зоны отходохранилищ и пр.). 2 – зона проживания с осложненными климатическими условиями или осложненной экологической ситуацией (многолетняя мерзлота, высокогорные и полупустынные территории, зоны технологических, геохимических и радиационных аномалий и других). 3 – зоны благоприятные для расселения человека. 2. Качество территориального ресурса под естественное гармоничное расселение флоры и фауны: (исключая аномалии: крысы на свалках, тараканы, вороны, мыши и другие). Позиция [б]. 0 – расселение практически невозможно (интенсивно освоенные территории); 1 – возможно ограниченное расселение (пригороды, интенсивное сельскохозяйственное освоение); 3 – интенсивное расселение повсеместно (девственные территории). 3. Качество территории для сельскохозяйственного использования (земледелие [г] и животноводство [д.]) 0 – возможно низкое сельскохозяйственное использование; 2 – возможны отдельные виды; 3 – территория благоприятна для всех видов сельского хозяйства для данной местности. 4. Качество территориального ресурса под создание заповедных зон [в]. 0 – создание заповедников невозможно; 1 – создание заповедников возможно (хотя на фоне высокой освоенности территории в основном присутствуют вымирающие виды, но они представляют несомненную ценность); 2 – создание заповедников желательно (средние охраняемые виды); 3 – создание заповедников необходимо (на территории один или несколько исчезающих видов или есть уникальные ландшафты); 5. Качество территориального ресурса для её лесохозяйственного освоения [е]. 0 – леса отсутствуют, лесопосадка невозможна; 1 – возможно создание защитных лесопосадок (к примеру, около хвостохранилищ, предприятий и так далее); 2 – непригодные территории для промышленного лесопользования, но пригодные для создания непромышленных лесопосадок; 3 – пригодные для промышленных выработок лесные массивы, благоприятные для создания промышленных лесопосадок; 6. Качество территориального ресурса для всех видов инженерного строительства [ж, з, и, к,]. 0 – полностью не пригодна для строительства территория; 1 – строительство возможно после проведения дорогостоящих инженерных мероприятий; 2 – строительство возможно после применения не дорогостоящих инженерных мероприятий; 3 – территория благоприятна для строительства. Пример кодировок качества ресурсов геологического пространства: 3 2 1 + - + - 3 2 2 2 1 3 0 Означает, что территория: 1) благоприятна для расселения человека, естественного расселения флоры (на неосвоенных участках), на этих же участках возможно создание заповедной или охраняемой зоны в случае признания этого целесообразным. Здесь возможны все виды земледелия для данной местности, а также отдельные виды животноводства. Присутствуют «непромышленные» лесные массивы или возможно их создание. Возможно проведение гражданских и малых промышленных сооружений с применением инженерных мероприятий, требующихся для данной местности (например, сейсмостойкое строительство). Возведение уникальных сооружений требует проведение дорогостоящих инженерных мероприятий, они не рекомендуются из-за экологических соображений. Создание любых линейных сооружений возможно и рекомендуется. На территории отсутствуют условия для размещения высокотоксичных и радиоактивных отходов. Все эти данные изображаются на картах. Геодинамическая экофункция литосферы. Под данной экофункцией понимается функция, отражающая её свойства влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные геологические (геодинамические) процессы, экзогенные (связанные с энергией Солнца на поверхности литосферы) и эндогенные (связанные с глубинными источниками энергии). Структура геодинамической экофункции литосферы следующая: гидродинамические геодинамические геодинамические процессы зоны аномалии опасные неблагоприятные (катастрофы) Опасные геодинамические процессы (угроза для жизни биоты) по Н.С.Красиловой. 1997г.: засуха, атмосферные вихри, наводнения, землетрясения, извержение вулканов, грозы, снегопады, цунами, оползни, сели, лавины, обвалы, нагоны, дейгиши, провалы. Они бывают длительно действующие (вековые), кратковременные (эпизодические), быстродействующие (катастрофические), а также планетарные, региональные и локальные. Неблагоприятные геодинамические процессы (изменяют условия жизни биоты): опустынивание, дефляция, изменение уровня водоемов, термокарст, карст, эрозия, абразия, суффозия, пучение, наледообразование. Эти процессы по площади и времени действия разделяются также как и опасные процессы. Геодинамические процессы изучали многие ученые, такие как А.Е.Ферсман, С.П.Горшков, Г.Л.Кофф,Н.С.Красилова, З.Кукал, С.М.Мягков, В.И.Осипов, Г.С.Ананьев и другие. В первой группе процессов выделяют собственно опасные («ползучие» катастрофы) процессы и катастрофы. Собственно опасные процессы через деградацию экосистем постепенно приводят к человеческим жертвам или к отселению людей из опасных мест. К ним можно, к примеру, отнести засухи, ветровую эрозию и другие. Вторая группа - катастрофические процессы- обусловила экологические кризисы – появление «черных земель» в Калмыкии (перевыпас скота за 5-10 лет привел к деградации почвенного покрова) или Приаралье, где регрессия Арала на площади 26 тысяч км.² обнажила дно моря с залежами соли, которая начала разносится ветром далеко от моря (ежедневно уносится до 40-150млн т. солей). Начальное засоление больших территорий, резкое ухудшение условие жизни биоты. Антропогенная катастрофа – Чернобыль («Чернобыльский след»). Термин катастрофа происходит от греческого слова katastrophe – переворот, гибель, Но разные авторы определяют этот термин по-разному. С рассматриваемых позиций наиболее удачные определения у В.П. Данилова-Данильяна (1999год). «Катастрофа – внезапное событие, быстротекущий процесс, влекущий тяжёлые последствия, разрушения и жертвы. Это резкое изменение структуры экосистемы, приводящее к разрушению какой-либо ее области. Причиной такого изменения может быть внешнее воздействие или разрядка ее внутренних напряжений». Считается, что природные катастрофы неизбежны. К катастрофам с земными причинами следует, как считает В.Т.Трофимов добавить катастрофы, связанные с Космосом, к примеру, падение астероидов, комет, крупных метеоритов. Но следует знать, что не всякий катастрофический процесс сопровождается человеческими жертвами, (например, землетрясения, оползни, лавины и другие в ненаселенных районах) Сами катастрофические процессы по видам в основном тяготеют к определенным районам. Так засухи характерны для Африки, для Индии – наводнения. Сели, оползни, обвалы в горах Тянь-Шаня, Кавказа и других. По охвату площади процессы подразделяются на планетарные, локальные, региональные. К планетарному уровню относятся падение астероидов, комет, когда идет массовое вымирание биоты. Региональный уровень захватывает складчатые области, плиты, платформы, вулканические пояса (цунами, землетрясения, засухи, извержение вулканов, наводнения, снегопады, вихри и др.). В основном – это природные процессы, как исключение – наведенные землетрясения. На локальном уровне элементами неоднородности являются особенности геологического строения и свойства горных пород. Сюда относятся такие процессы как оползни, обвалы, лавины, сели и другие. Здесь имеет дело и технический фактор (к примеру, провоцирует оползень строительство с нарушением правил). Одной из особенностей природных катастроф- каскадность их проявления, к примеру, землетрясения провоцирует обвалы, оползни, сели и так далее. Из неблагоприятных процессов наибольшее площадное планетарное воздействие имеет опустынивание, что связано с аридизацией климата (А.Г.Бабаев и др.,1977г.). По данным ООН, в Северной Африке пустыня отнимает у людей более 100 тыс.га. полезных земель. В конце XX века ученые стали выделять региональные и планетарные структуры земной коры, связанные с зонами глубинной трещиноватости, высокой проницаемости и прочее («деформационные зоны геосистем», «геодинамические зоны», Е.В.Стадник, Л.Г.Комогорова, Ю.К.Жукин, В.Храпов и др.). На основе представлений о поликольцевой структуре делимости литосферы был установлен единый принцип организации геосистем от планетарных до локальных в различных обстановках. Данные зоны тектонически ослаблены, подвижны, имеют признаки дробления, растяжения, что способствует миграции тепла и флюидов с глубины и перераспределению их в пластах пород, влияющих на развитие и состояние микроорганизмов, растений, животных и людей. Наибольшей контактностью характеризуются места пересечения деформационных зон различных геосистем. Ещё недостаточно изучены. Пример: Ишимская планетарная система. Диаметр - от Каспия до Кузбасса (запад-восток) и от Сургута (север) до Ферганы (юг). По внешнему кольцу находятся следующие месторождения (по часовой стрелке): Усть-Балык, Самотлор (нефть, газ) – Кемерово, Кузбасс (уголь, полиметаллы) – Горноалтайск – Лениногорск (полиметаллы, уголь) – Карамай-Май (Китай, нефть, газ) – Джиргалли (уголь) – Фергана (уголь, нефть, газ, полиметаллы) – Джаркан, Газли (нефть, газ) – Ачак, Учкыр, Шакпакты (нефть, газ) – Тенгиз, Прорва, Кульсары (нефть, газ) – Муханово, Зайкино (правобережье, р. Урал, нефть, газ) - Бугульма, Туймазы (нефть, газ) – Прикамье (уголь, газ, нефть) – Кизел (полиметаллы) – Тилим, Марты-Невское, Красно-Ленинское (левобережье р. Обь, нефть, газ). Внутреннее кольцо (Казахстан): Кустанай (железо) – Богембай (уголь) – Экибастуз (уголь) – Караганда (уголь, железо) – Джезказган (полиметаллы, медь). По данным В.Храпова (1997г.) к этим зонам приурочены приодически повторяющиеся эпидемии опасных болезней. В пределах таких систем стмечены локальные геодинмические аномалии, где геодинамические процессы по скорости и интенсивности имеют волновой характер с периодичностью от 0,1 года до первых лет, пространственно локализованы (от 0,1км. до первых десятков километров), а сами деформационные зоны имеют волновую природу развития с периодичностью 2-3 года, 5-6, 11-13, 22-25, 60 лет. Находящиеся в состоянии напряжения участки земной коры могут быть причиной вызова различных процессов (оползней, цунами, землетрясений и пр.), могут обусловить деформации и разрушение инженерных сооружений, могут явиться причиной усиления коррозионных процессов, к примеру, на нефтепроводах, что приведет к частым авариям и экологическим бедствиям. Так при пожаре на скважине 37 Тенгизского месторождения превышение ПДК на H₂S было отмечено в 26 километрах от участка аварии. В настоящее время стоит проблема прогноза возможных изменений экологической обстановки в зависимости от меняющихся геодинамических условий. Оценка воздействия геодинамических процессов на экосистемы (в том числе и на человека) может осуществляться по комплексу критериев: собственно геодинамических, биологических, экономических, социальных, ботанических, почвенных. Геодинамические критерии характеризуют изменение рельефа и подземного пространства. Они делятся на площадные (% нарушенной площади к ненарушенной или общей площади), энергетические (скорости объема смещаемых масс) и динамические (скорости, темпы нарастания негативных нарушений на поверхности и в недрах). К примеру, при учете площадной пораженности литосферы (%) классы экологических условий следующие: до 5% пораженности – состояние удовлетворительное; 5-25 – условно удовлетворительное; 25-50 – неудовлетворительное; более 50 – катастрофическое. Результаты исследований в области геодинамических процессов отражают на специальных эколого-геодинамических картах, к примеру, карта активных геодинамических зон, карта вторичного засоления и другие. Геохимическая экологическая функция литосферы. Она отражает свойства геохимических полей (геохимических однородных областей, связанных с пространственным накоплением ассоциации элементов) литосферы природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты (в том числе и на человека). Объект исследования – вещественный химический состав литосферы (горные породы, донные осадки, почва, подземные воды, нефть, газ и др.) и формируемые ими поля природного, природно-техногенного или техногенного происхождения. Предмет исследования – система знаний о геохимических полях и их влиянии на биоту. Отличительная черта этой экофункции – ее медико-санитарная направленность. Поэтому в сферу изучения попадают в основном те геохимические неоднородности, которые представляют потенциальную опасность, либо наоборот обеспечивают комфортное проживание биоты. Функциональные единицы исследований – геохимические зоны (по А.Е.Ферсману, это широтная, климатическая (ландшафтная) зона со всей совокупностью вызванных ею специфических особенностей миграции химических элементов почвы и биосферы), геохимические провинции (по А.Е.Ферсману, это геохимически однородная область, характеризующаяся определенными ассоциациями элементов), геохимические аномалии (по А.И.Перельману, это участок территории, в пределах которого хотя бы в одном, слагающих его природных тел, статистические параметры распределения отличаются от геохимического фона). Геохимические неоднородности литосферы могут быть обусловлены как повышенным содержанием элементов относительно фона, так и пониженным их содержанием по сравнению с фоном. В зависимости от депонирующей среды геохимические неоднородности подразделяют на: 1.литохимические - обусловленные составом горных пород, почв, донных осадков, техногенных грунтов; 2.гидрохимические – составом подземных вод; 3. атмохимические – газовым составом почв, горных пород, подземных вод; 4.сноухимические – составом снегового покрова; 5.биохимические – составом биоты. По генезису геохимические неоднородности классифицируют на: 1.природные; 2.природно-техногенные (новообразованные). При эколого-геохимических исследованиях чрезвычайно важно выявление путей воздействия химических элементов литосферы на биоту, на здоровье человека. Три основных пути такого воздействия: