Download pdf - Современные проблемы экологической геологии

ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹4, 1996

60

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ

Ç. Ä. äéêéãÖÇ

åÓÒÍÓ‚ÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚËÏ. å.Ç. ãÓÏÓÌÓÒÓ‚‡

ÇÇÖÑÖçàÖ

Всеобщее и все более возрастающее внимание унас в стране и во всем мире к проблемам экологиине случайно. Оно вызвано обостряющимися эколо-гическими проблемами глобального масштаба, ост-рота которых в полной мере еще не осознана чело-вечеством. К сожалению, в средней школе нередкоэкологические проблемы трактуются весьма узко ичасто непрофессионально, тем самым еще раз под-тверждая экологическую безграмотность населе-ния. Подчас аналогичная ситуация возникает и ввысшей школе. При этом острейшие экологическиепроблемы сводятся лишь к вопросам загрязнения иизменения атмосферы, включая проблему так на-зываемой “озоновой дыры”, к вопросам загрязне-ния водоемов, сохранения растительных богатств иживотного мира и т.д., забывая о том, что все этикомпоненты природы тесно связаны с самой Зем-лей, точнее, с ее внешней оболочкой – литосферой.Именно литосфера является материальной лито-генной основой биосферы – сферы жизни на нашейпланете. На горных породах, как на основании,формируются почвы, ландшафты, развиваются рас-тительные и животные сообщества. В то же времягорные породы при активном участии человека, впроцессе его разнообразной деятельности (техноге-неза) все больше и больше включаются в техносфе-ру (часть биосферы, затронутой техногенезом). Неумаляя значимости перечисленных выше глобаль-ных экологических проблем атмосферы и гидро-сферы, растительных и животных сообществ, необ-ходимо отметить, что их решение невозможно вневзаимосвязи с проблемами экологии литосферы.Различные вопросы экологических проблем лито-сферы изучаются в новом научном направлении –экологической геологии (экогеологии). Ее основ-ным проблемам на современным этапе и посвяще-на эта статья.

èêÖÑèéëõãäà îéêåàêéÇÄçàü ùäéãéÉàóÖëäéâ ÉÖéãéÉàà

Одними из первых предпосылок формированияэкологической геологии были работы В.И. Вернад-ского по геохимии биосферы. Открытые им законыи созданное учение о геосферах Земли, об эволю-ции биосферы явились мощным стимулом кдальнейшим исследованиям в этой области. Какизвестно, любая наука или научное направление

THE MODERN PROBLEMS OF ECOLOGICAL GEOLOGY

V. A. KOROLEV

The modern problems ofecological geology areconsidered. It is shown,that the simplified under-standing of ecologicalproblems of the Earth isnot correct without theconsideration of the eco-logical condition of lithos-phere.

ê‡ÒÒÏ‡ÚË‚‡˛ÚÒfl ÒÓ-‚ÂÏÂÌÌ˚Â ÔÓ·ÎÂÏ˚˝ÍÓÎÓ„Ë˜ÂÒÍÓÈ „ÂÓÎÓ-„ËË. èÓÍ‡Á‡ÌÓ, ˜ÚÓ ÛÔÓ-˘ÂÌÌÓÂ ÔÓÌËÏ‡ÌËÂ ˝ÍÓ-ÎÓ„Ë˜ÂÒÍËı ÔÓ·ÎÂÏ Ì‡áÂÏÎÂ ·ÂÁ Û˜ÂÚ‡ ˝ÍÓÎÓ-„Ë˜ÂÒÍÓ„Ó ÒÓÒÚÓflÌËfl ÎË-ÚÓÒÙÂ˚ ÔËÌˆËÔË‡Î¸-ÌÓ ÌÂÔ‡‚ËÎ¸ÌÓ.

© ä

ÓÓÎ

Â‚ Ç

.Ä.,

1996

äéêéãÖÇ Ç.Ä.

ëéÇêÖåÖççõÖ èêéÅãÖåõ ùäéãéÉàóÖëäéâ ÉÖéãéÉàà

61

возникают и развиваются как своеобразный откликна те или иные проблемы и запросы человека. Эко-логическая геология формируется как отклик на ре-шение проблем экологического кризиса в литосфе-ре, обострившегося к концу ХХ века.

Примерно до 70 – 80-х годов нашего столетия обэкологических проблемах литосферы вообще почтине упоминалось. Однако усилившийся к этому вре-мени глобальный экологический кризис стал яснопроявляться и в верхних горизонтах земной коры.В связи с этим в геологии все больше начали уделятьвнимания экологическим проблемам. Среди различ-ных геологических наук (динамической геологии,исторической и региональной геологии, геологииполезных ископаемых, петрографии, минералогии,геофизики, геохимии, инженерной геологии, гид-рогеологии и др.) ближе всего к решению возник-ших экологических проблем литосферы оказаласьинженерная геология – наука, изучающая (по опре-делению И.В. Попова) свойства и динамику верх-них горизонтов земной коры в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

Инженерная геология – наука молодая, офор-мившаяся в разных странах лишь в 20 – 30-х годахэтого века. На первых этапах формирования инже-нерная геология в основном развивалась в связи сзапросами строительства. Перед инженерами-гео-логами ставили задачи геологического обоснованиятех или иных строительных проектов зданий, дорог,плотин, ГЭС, карьеров и других хозяйственныхобъектов. Однако с течением времени предмет ис-следований инженерной геологии все более и болеерасширялся.

На начальных этапах своего развития инженер-ная геология часто выступала с позиций антропо-центризма, когда природные геологические и ин-женерно-геологические процессы рассматривали иизучали лишь с точки зрения их полезности (иливредности) человеку, его экономической выгоде.При этом главным было обеспечить устойчивостьтого или иного сооружения, пусть даже за счет по-терь в экосистемах. С течением времени это поло-жение хотя и медленно, но все же менялось.

К концу 70-х годов в инженерной геологии ужеразрабатывалось не просто геологическое обосно-вание инженерно-строительной деятельности, а та-кое обоснование, которое сводило бы к минимумуили исключало совсем негативные последствия ин-женерной деятельности человека в литосфере. Тучасть литосферы, которая находится (или будет на-ходиться потенциально в будущем) под воздействи-ем инженерно-хозяйственной (техногенной) дея-тельности человека, стали называть геологическойсредой, а перед инженерной геологией была по-ставлена новая проблема – разработка вопросов ра-ционального использования и охрана геологичес-кой среды. С этого периода в инженерной геологиистали активно разрабатываться практические и тео-

ретические вопросы связанные с экологией верх-них горизонтов литосферы. Этот раздел исследова-ний даже получил (может быть, не совсем удачное)название – инженерная геоэкология. Одновремен-но с этим процессом в науках не геологическогопрофиля, главным образом в географии, формирова-лось новое междисциплинарное направление – гео-экология, изучающая вопросы экологии ландшаф-тов и различных геосфер Земли в их взаимосвязи [5].

Однако к 90-м годам нашего столетия стало яс-но, что в рамках только инженерной геологии (илиинженерной геоэкологии) не решить всех экологи-ческих проблем литосферы. Более того, к этомувремени возникли такие научные направления, какэкологическая геохимия (экогеохимия, занимаю-щаяся прежде всего вопросами загрязнения лито-сферы и миграции в ней элементов с точки зренияих влияния на экосистемы), экологическая гидро-геология (экогидрогеология, изучающая вопросызагрязнения подземных вод и др.), экологическаягеофизика (экогеофизика, изучающая физическиеполя литосферы Земли с точки зрения их влиянияна экосистемы) и др. В настоящее время все эти на-правления объединяются в одно – экологическуюгеологию.

ÉÖéãéÉàóÖëäàÖ éëéÅÖççéëíà ëéÇêÖåÖççéÉé ùäéãéÉàóÖëäéÉé äêàáàëÄ

Обостряющийся в настоящее время глобальныйэкологический кризис уже не первый в длительныхгеологических эпохах Земли. Биологи утверждают,что это, по крайней мере, второй крупнейший гло-бальный экологический кризис в истории Земли, вистории существования на Земле живого и его эво-люции. Как известно, существование биосферыЗемли насчитывает около четырех миллиардов лет(точнее, 3,8 млрд. лет). Один из первых экологичес-ких кризисов, по мнению ученых, был на Земле в тедревнейшие времена, когда в процессе эволюцииживые клетки различных организмов в поисках во-ды и ее диализа выделяли в огромных количествахкислород и тем самым создали на Земле кислород-ную атмосферу. До этого на Земле существоваломного форм бескислородных организмов, и для нихсоздание чуждой кислородной атмосферы было ка-тастрофическим событием – глобальным экологи-ческим кризисом, приведшим к вымиранию боль-шинства этих форм. В ходе последующей эволюциибиосферы в итоге все же установилось динамичес-кое равновесие ее составных частей, но на протяже-нии длительной истории Земли разномасштабныевымирания биоты, связанные с экологическимикризисами, происходили многократно.

Все эти глобальные экологические катастрофы вистории Земли вызывались разными естественны-ми планетарными и космическими причинами –периодически повторяющимися космическимисобытиями (в частности, нахождением Солнечной


62

системы в определенных участках галактическойорбиты и т.п.), сменяющимися эпохами горообра-зования и движения различных участков литосфе-ры (орогенеза и рифтогенеза), сопровождаемымиизменениями в составе атмосферы и климата,трансгрессиями (наступлением) и регрессиями (от-ступанием) Мирового океана и т.п. Причины их вомногом до конца еще не установлены, но важноподчеркнуть, что все эти катастрофы были естест-венными, природными.

Теперь же главнейший фактор глобального эко-логического кризиса на Земле – человек, и в этомзаключается главное отличие настоящего кризисаот всех предыдущих. Современный экологическийкризис, таким образом, противоестествен, он вы-зван самим человеком. Неразумная материально-хозяйственная, или техногенная (антропогенная),деятельность во всех ее сложных и многообразныхформах приводит на наших глазах природу на Землек экологическому кризису. Неразумная антропо-генная деятельность, в том числе и в пределах ги-гантского литосферного пространства, а точнее, вее самой верхней части, называемой геологическойсредой, вносит огромный дисбаланс в равновесие

земной биосферы. Технологическое развитие циви-лизации стало носить катастрофически быстрый, апо меркам геологического времени – взрывной ха-рактер. Индустриальная революция в мире привелак глобальному вмешательству человека в литосферу,прежде всего при добыче полезных ископаемых.

Так, например, количество только механическиизвлекаемого человеком материала в литосфереЗемли при добыче полезных ископаемых и строи-тельстве превышает 100 миллиардов тонн в год, чтопримерно в четыре раза больше массы материала,сносимого водами рек в океаны в процессе денуда-ции, размыва суши (рис. 1, табл. 1). Ежегодный объ-ем наносов, перемещаемых всеми текучими водамина земной поверхности, составляет не более 13 км

3

,то есть в 30 раз меньше, чем перемещается горныхпород при строительстве и добыче полезных иско-паемых [8]. При этом надо иметь в виду, что суммар-ная мощность производства в мире удваиваетсякаждые 14 – 15 лет. То есть антропогенная деятель-ность по своим масштабам и интенсивности сталане только соизмеримой с природными геологичес-кими процессами, но существенно их превосходит,на что указывал В.И. Вернадский [1], не видя, одна-ко, в этом никакой угрозы цивилизации.

На огромных площадях поверхности Земли и вее недрах на наших глазах происходит активизацияразличных неблагоприятных геологических про-цессов и явлений (оползней, селей, подтопления изаболачивания территорий, засоления почв и т.п.),которые были вызваны или активизированы чело-веком, часто его неразумной хозяйственной дея-тельностью. Такие процессы искусственного, а неестественного происхождения стали называть ин-женерно-геологическими. Они ровесники челове-ческой цивилизации, и по мере углубления эколо-гического кризиса масштабы их проявлений наЗемле все более возрастают.

Инженерно-геологические процессы идут одно-временно с природными геологическими процесса-ми, но их интенсивность, концентрация, частотапроявления и другие параметры существенно пре-вышают аналогичные природные. Отсюда вытекаетих чрезвычайное значение. Пока человек не можетпредотвратить многие опасные и катастрофические

Таблица 1.

Масштабы некоторых техногенных воздействий в мире на верхние горизонты земной коры (в год)

Извлечение из литосферы Поступление в литосферу

Добыча минерального сырья 100 млрд. т Внесение удобрений в почву 500 млн. т

Добыча минералов 800 млн. т Внесение пестицидов в почву 5 млн. т

Водозабор 560 км

3

Отвалы золы 350 млн. т

Твердый сток в моря, морская абразия и денудация

17,4 млрд. т Промышленные и коммунальные стоки (сточные воды)

500 км

3

Выброс нефти в моря 10 млн. т Перемещение пород при строительстве и добыче ископаемых

4000 км

3

Вулканические выбросы 3,0 млрд. т

Рис. 1.

Рис.1.

Объемы некоторых потоков минераль-ных веществ на Земле в млрд. т за один год (по Л.Г. Бондареву).

Вынос солейс моря на

сушу

0.3–0.5

Фитогенный вы-нос минеральных

веществ

1.0

Сжиганиеминераль-ного топ-

лива

6.5

Вулка-низм

3.0

Денудацияв областях покров-

ного оледенения

Морскаяабразия2.2–2.3

0.7–1.0

Стокрастворен-

ных веществ

3.3

Твердыйсток

14.1



63

геологические процессы, но в арсенале методов ин-женерной геологии накоплен огромный научныйопыт по прогнозу геологических и инженерно-гео-логических процессов, по мероприятиям направ-ленным на инженерную защиту территорий от ихпроявления и снижение ущерба.

Таким образом, в обостряющемся на Земле эко-логическом кризисе роль различных геологическихи инженерно-геологических процессов, происходя-щих в литосфере, огромна, что необходимо иметь ввиду при решении экологических проблем. В связис этим в современных условиях значение инженер-ной и экологической геологии в жизни обществанеизменно возрастает.

íÖïçéÉÖççéÖ ÇéáÑÖâëíÇàÖçÄ ÉÖéãéÉàóÖëäìû ëêÖÑì

Широко бытует ошибочное мнение, что в отли-чие от растений или животных, которые более илименее чутко реагируют на техногенные (вызванныечеловеком) воздействия, сама “земля” (а точнее –верхние горизонты литосферы, горные породы ипочвы) может “выдержать” что угодно: и сброс за-грязнений, и подземные атомные взрывы, и захоро-нение всевозможных токсичных или просто ненуж-ных отходов, и безудержную эксплуатацию недр,откуда извлекаются в гигантских масштабах всевоз-можные полезные ископаемые, и т.д. Но это глубо-ко ошибочное мнение. Всему есть предел, как естьпредельно допустимые уровни техногенных воздей-ствий и на литосферу [2, 3].

У человечества хватило здравого смысла запре-тить ядерные испытания в атмосфере и гидросфере –геосферах Земли, наиболее уязвимых и значимых вэкологическом плане. Но до последнего временинекоторые страны (Франция, Китай) проводили ипроводят испытания в литосфере, хотя экологичес-кое значение этой геосферы Земли ничуть не мень-ше (а в ряде случаев намного больше) первых двух.Налицо преступная безграмотность в области эко-логической геологии, граничащая с преступлениемпротив всего человечества.

Но кроме подземных ядерных испытаний, “рас-шатывающих” литосферу и загрязняющих ее радио-нуклидами, не меньшую тревогу должны вызывать,казалось бы, такие относительно “безобидные” воз-действия на литосферу, как создание свалок твер-дых бытовых отходов (часто не контролируемых),загрязнение промышленными стоками подземныхвод и вследствие этого сокращение запасов на Зем-ле питьевой воды, механическое (статическое и ди-намическое), термическое, электромагнитное идругие виды воздействий на верхние горизонтыземной коры. Одни лишь коммунальные отходы,накапливающиеся на свалках и частично поступаю-щие в литосферу, представляют собой существен-ный фактор техногенного воздействия. Количествокоммунальных отходов, приходящихся за год на од-

ного человека, в некоторых странах достигает ог-ромных величин (табл. 2), а их утилизация пред-ставляет серьезную проблему во всем мире.

В результате разномасштабных проявлений тех-ногенных воздействий Земля превращается в ги-гантскую свалку, литосфера начинает испытыватьнеобратимые негативные изменения, экологичес-кие последствия которых трудно предсказуемы. Не-обходимо развеять ложность бытующих неверныхпредставлений о литосфере как геосфере, которая“может все выдержать”.

С каждым годом интенсивность воздействия че-ловека на литосферу все более и более возрастает(см. рис. 1, табл. 1). Если к 1985 году суммарная пло-щадь суши, покрываемая всеми видами инженер-ных сооружений (здания, дороги, водохранилища,каналы и т.п.), составляла около 8%, то к 1990 годуона превысила 10%, а к 2000 году может возрасти до15%, то есть приблизиться к величине 1/6 площадисуши Земли. Если же сюда прибавить площади, ис-пользуемые на Земле под сельское хозяйство, то по-лучится, что этими видами деятельности затронутооколо половины суши (без Антарктиды). При этомнадо иметь в виду, что поверхность и подземноепространство литосферы “осваиваются” очень не-равномерно.

Например, территория Московской области ужек 1985 году была застроена на 16%. В ряде мест, осо-бенно в городах, концентрация различных инженер-ных сооружений достигает очень большой величи-ны. На урбанизированных территориях практическиневозможно найти неизмененные участки лито-сферы или девственные, неизмененные участки ре-льефа. На рис. 2 показана карта техногенного изме-нения рельефа территории Москвы, из которойследует, что доля площадей города с практическинеизмененным рельефом весьма мала.

“Освоение” литосферы идет не только вширь,но и вглубь [3]. Полезные ископаемые добываютсявсе с большей глубины. Растет число шахт и карьеров

Таблица 2.

Количество коммунальных отходов,образующихся за год в некоторых странах

СтранаОбщее количество

отходов в год, млн. т

Количество отходов,

приходящихся на 1 чел., т

Австралия 10,0 0,68

Великобритания 15,8 0,28

Италия 14,0 0,25

Канада 12,6 0,53

США 200,0 0,87

Франция 15,5 0,29

Япония 40,3 0,29


64

Чертановка

Городня

Очаковка

Раменка

Моск

ва

Москва

Сетунь

Сходня

Химкинское

вдхр

. Яуза

Москва

Городня

Котл

овка

СеребрянкаЯуз

а

глубокого заложения, увеличивается глубина буро-вых скважин (достигших отметки 12 км). Из-за не-достатка площадей в городах человек все в большейстепени осваивает и использует подземное прост-ранство (метро, переходы, тоннели, хранилища, ар-хивы). Наибольшее по масштабам техногенное воз-действие человека на литосферу обусловленопрежде всего такими видами деятельности, как гор-нотехническая (добыча и переработка полезных ис-копаемых), инженерно-строительная, сельскохо-зяйственная и военная. Все они действуют какмощный геологический фактор, меняющий ликЗемли, состав, состояние и свойства литосферы, аследовательно, и как фактор, влияющий на состо-яние экосистем [3, 8]. Можно привести многопримеров, раскрывающих масштабы техногенныхвоздействий на литосферу. Ограничимся лишь не-которыми. В настоящее время общая протяжен-ность железных дорог на Земле составляет более1400 тыс. км., то есть в 3,5 раза больше, чем рассто-яние от Земли до Луны. И на всем этом протяжениинарушается почвенный покров, меняются геологи-ческие условия прилегающих к дороге территорий,возникают новые геологические процессы. Протя-

женность автомобильных дорог в мире еще больше.Вдоль автотрасс также происходит нарушение гео-логических условий. Подсчитано, что при проклад-ке 1 км дороги нарушается около 2 га растительногои почвенного покрова.

Суммарная длина берегов только искусственныхводохранилищ, построенных на территории быв-шего СССР к середине 80-х годов, равнялась длинеэкватора Земли. На всем их протяжении развива-лись и продолжают развиваться различные геологи-ческие процессы (активизация склоновых процес-сов, переработка берегов, подтопление и т.д.).Протяженность магистральных оросительных и су-доходных каналов на территории СНГ, также изме-няющих геологическую обстановку, намного боль-ше и составляет около 3/4 расстояния от Земли доЛуны. Эти цифры для Земли в целом еще больше, аоб объемах перемещаемых грунтов и темпах строи-тельства лишь некоторых крупных каналов свиде-тельствуют данные, приведенные в табл. 3.

Техногенная деятельность человека на Земле спо-собна не только вызывать активизацию или, наобо-рот, замедлять развитие природных геологических

Рис. 2.

Степень техногенной измененности рельефа на территории Москвы:

1

– сильно измененный рельеф (из-менены абсолютные отметки, глубина расчленения более 3 м/км

2

, засыпана гидросеть);

2

– частично изменен-ный;

3

– практически неизмененный;

4

– утраченная гидросеть;

5

– границы долинного комплекса (по Л.В. Бахи-ревой и др.,1989).

1

2

3

4

5



65

процессов, но может также порождать новые инже-нерно-геологические процессы, которые раньше наданной территории не отмечались. Техногенная де-ятельность человека может приводить даже к воз-никновению таких грандиозных и опасных геоло-гических явлений, как землетрясения. Это явлениеизвестно под названием “наведенная сейсмич-ность”. Чаще всего землетрясения техногенногопроисхождения возникают в связи с созданиемкрупных и глубинных водохранилищ. Так, напри-мер, один из первых случаев возникновения техно-генных сейсмических явлений при заполненииводохранилища был отмечен в 1932 году в Алжирепри строительстве плотины высотой в 100 м на рекеУэд-Фодда, когда в период заполнения водохрани-лища стали возникать сейсмические толчки, дости-гавшие 7 баллов и исходившие из гипоцентра, рас-положенного на глубине 300 м. С окончаниемзаполнения водохранилища сейсмическая актив-ность постепенно прекратилась. Но обычно наве-денная сейсмичность проявляется, постепенно сни-жаясь, еще в течение нескольких лет (до 3 – 5 лет)после окончания заполнения водохранилища. Поз-же аналогичные явления были зафиксированы встранах Европы (Россия, Италия, Франция, Гре-ция, Швейцария), Азии (Китай, Япония, Пакис-тан), в Австралии и США. Сейсмические колебанияземной коры, соизмеримые с крупными землетря-сениями, возникают и при подземных ядерных ис-

пытаниях. Существует мнение, что они могут яв-ляться причиной активизации сейсмичности всоседних регионах, служить своеобразным “спуско-вым крючком”.

Как крупнейший геологический фактор на Зем-ле человек в огромных объемах производит и искус-ственные грунты – перемещенные или созданныемассы горных пород, отвалы, насыпи, намывныегрунты, шлаки, золы и т.п. Причем этот процесс по-лучил такие широкие масштабы, что стал соизме-рим с естественным осадконакоплением (табл. 4).В настоящее время искусственные (или техноген-ные) грунты уже покрывают более 55% площади су-ши Земли [8]. Но их распространение крайне нерав-номерно, и в ряде урбанизированных районовискусственные грунты покрывают 95 – 100% терри-тории, а их мощность достигает нескольких десят-ков метров. Интенсивность образования искусст-венных грунтов на территории СНГ показана нарис. 3, из которого следует, что особенно сильно этотпроцесс идет в европейской части России, на Украи-не, в Молдавии, Закавказье и на юге Сибири. Средитехногенных грунтов наиболее экологически опасныте, которые формируются из различных отходов.

Характерным примером образования огромныхмасс искусственных грунтов является строительст-во крупных топливно-энергетических комплексов.При открытом способе разработки угольного разре-за, помимо угля, перемещается огромная массавскрышных пород. Сжигаемый затем уголь превра-щается в золу и шлаки, поступающие в отвалы, мас-штабы которых достигают гигантских размеров. Ихутилизация – серьезная экологическая проблема наЗемле. Если удаление золы из топок ТЭС происхо-дит водным способом (гидроудаление), то зола попульпопроводу сбрасывается в пруды-отстойники(рис. 4), на дне которых осаждаются огромные мас-сы искусственных зологрунтов (рис. 5, 6). В итогенамытыми зологрунтами покрываются значитель-ные площади, происходит деградация природныхландшафтов и экосистем. Антропогенные переме-щения и изменения масс горных пород, а также эле-ментного, геохимического состава верхних гори-зонтов литосферы, включая подземную гидросферу,привели к техногенному изменению геофизических

Таблица 3.

Объемы и темпы строительства круп-нейших каналов [8]

Канал

Го

дс

оо

ру

жен

ия

Пр

отя

жен

-н

ос

ть,

км

Об

ъем

зем

ля

ны

хр

аб

от,

км

3

Срокистроительства

Суэцкий 1869 160 275 44 года

Панамский 1915 81 160 35 лет(с перерывами)

Им. Москвы 1937 128 154 4,7 года

Волго-Донской 1951 101 168 3,8 года

Таблица 4.

Объемы отвалов искусственных грунтов на Земле, образующихся при горнотехнической деятель-ности, км

3

[8]

Полезные ископаемые

Отвалы пустой породы Отвалы производственных отходов (щлаки, золы и др.) Всего

до 1962 г. 1963 – 1980 гг. Сумма до 1962 г. 1963 – 1980 гг. Сумма

Рудные 704 506 1210 4,0 3,9 7,9 1217,9

Нерудные 32 58 90 – – – 90,0

Топливо 125 153 278 5,8 6,4 12,2 290,2

Итого 861 717 1578 9,8 10,3 20,1 1598,1


66

Москва

Баку

Киев

Кама

ВоркутаО

бь

Ен

исе

й

Лена

Якутск

Алма-Aта

Хабаровск

Волга

Северныйполярный

круг

1

2

3

4

5

6

ÖÍ‡ÚÂËÌ·Û„

ë‡ÌÍÚ-è

ÂÚÂ·Û„

полей Земли – гравитационного, магнитного, элек-

трического, радиационного, теплового. Все эти по-

ля Земли в настоящее время уже не первозданные,

не природные по своей структуре и свойствам. Они

в большей или меньшей степени техногенно иска-

жены, причем далеко не в благоприятном для эко-

логии человека и других организмов направлении.

ùäéãéÉàóÖëäÄü êéãú à îìçäñàà ãàíéëîÖêõ

Современная экологическая геология развива-ется в основном с позиций биоцентризма, которыйпредполагает всесторонний учет всех видов челове-ческого воздействия на геологическую среду и ееобратного влияния на биоту. При этом во вниманиев первую очередь принимается не экономическаяцелесообразность того или иного инженерного со-оружения и его значимость для человека, а то, ка-ким образом это сооружение “вписано” в природ-ную обстановку, как оно влияет на геологическуюсреду, экосистемы и биоту в целом. Изучением это-го сложного взаимодействия общества и геологиче-ской компоненты окружающей среды и занимаетсяэкологическая геология. Во всем мире затраты навосстановление естественного равновесия в лито-сфере очень высоки. Они отражают “плату челове-ка” за вмешательство в природную среду. Причемстоимость этих расходов практически во всех стра-нах из года в год увеличивается (рис. 7). В США ас-сигнования на природоохранные мероприятия в1990 финансовом году составили 12,7 млрд. долла-ров. В России на эти цели выделяется ассигнованийпочти в 10 раз меньше [6].

Экологическая геология изучает верхние гори-зонты литосферы как абиотическую компоненту

Рис. 3.

Интенсивность образования искусственных грунтов на территории СНГ:

1

– очень высокая;

2

– высокая;

3

– средняя;

4

– низкая;

5

– очень низкая;

6

– прирост искусственных грунтов не отмечается (по [8]).

Рис. 4.

Намыв золы из пульпопровода с образо-ванием искусственного озера и осадков золы уно-са (фото Е.Н. Огородниковой).



67

природных и антропогенно измененных экосистемвысокого уровня организации [7]. Ее объектом ис-следований являются биотопы экосистем, а пред-метом исследований – экологическая роль и эколо-гические функции литосферы, основными средикоторых являются ресурсная, геодинамическая игеохимическая. Все эти функции литосферы тес-нейшим образом связаны между собой.

Ресурсная функция

верхних горизонтов литосфе-ры заключается в ее потенциальной способностиобеспечения потребностей биоты (экосистем) абио-тическими ресурсами, в том числе и потребностейчеловека теми или иными полезными ископаемы-ми, необходимыми для существования и развитиячеловеческой цивилизации. Причем с позиций био-центризма потребности человека не должны всту-пать в противоречие с потребностями биоты в це-лом. Среди природных ресурсов на Земле по ихзначимости для развитых государств на первом ме-сте стоят энергоресурсы. При современном уровнеразвития промышленности в мире технологическаяэнергетика создает и трансформирует огромное, ес-ли рассматривать планету в целом, количествоэнергии. Около 70% добываемых полезных ископа-емых в мире составляют энергоресурсы. Следова-тельно, можно говорить о соизмеримости техноген-ного энергетического потенциала с энергетическимпотенциалом Земли естественного происхождения,особенно на урбанизированных территориях.

Потребности в энергоресурсах развитых странвсе более и более возрастают. На фоне нехватки соб-ственных природных ресурсов они стремятся захва-тить мировые рынки сбыта полезных ископаемых,прежде всего нефти, угля, металлических и полиме-таллических руд и т.д., объявляя их зоной нацио-нальных экономических интересов. Малейшие“сбои” в этих зонах приводят к тяжелейшим, преж-де всего энергетическим и экономическим, кризи-сам в этих странах. В конечном итоге такой путьразвития губителен для людей: все большее число

стран, переходя в стадию экономически высокораз-витых государств, с одной стороны, будет вынужденовступать в конфликты из-за ресурсов, а с другой –все более интенсивно эксплуатировать ресурсы сла-боразвитых стран. В настоящее время в мире отме-чается ресурсная напряженность, которая обуслов-ливает необходимость перехода человечества ксистемному ресурсному мышлению. Этот переход,видимо, совершится в ближайшие годы, посколькучеловечество для этого имеет, по оценкам экспертов,всего 3 – 4 десятилетия [6]. Выработка соответствую-щей теоретической базы, касающейся ресурсов ли-тосферы, – важнейшая проблема экологической ге-ологии [5, 6].

Рис. 5.

Новообразования карбонатов и гидро-окислов в пустотах намытых зологрунтов (фотоЕ.Н. Огородниковой).

Рис. 6.

Характер слоистости в строении разрезанамытых техногенных зологрунтов (фото Е.Н. Ого-родниковой).

1960 г. 1980 г. 2000 г.

20

100

500

1000

2000

1

5

4

3

2

Сто

им

ост

ь, м

лн

. до

лл

.

Рис. 7.

Рост стоимости мероприятий по борьбес загрязнениями в бассейне р. Делавер (США);расходы на обработку стоков (

1

), твердых отходов(

2

), автомобильных загрязнений (

3

), промышлен-ных отходов (

4

), энергетических отходов (

5

) (поЮ. Одуму, 1975).


68

Геодинамическая функция

литосферы в экологи-ческом аспекте проявляется в ходе различных гео-логических процессов (экзогенных – оползней, об-валов, селей, береговой абразии, подтопления и т.д.и эндогенных – землетрясений, вулканических из-вержений и т.д.), так или иначе влияющих на раз-личные экосистемы, в том числе и человеческое об-щество. Эти процессы, как указывалось выше,делятся на природные геологические и процессы,вызванные человеком, техногенные – инженерно-геологические. Важно подчеркнуть, что последниемогут по своей интенсивности, мощности и мас-штабам проявления существенно превосходить ихприродные аналоги, поэтому их прогнозу, оценке иинженерной защите территорий с развитыми наних экосистемами от негативного влияния инже-нерно-геологических процессов в экологическойгеологии уделяется первостепенное внимание.

Пока нерешенных проблем в этой области оченьмного и среди них одна из центральных – выявле-ние предельно допустимых уровней техногенныхвоздействий на геологическую среду и ее отдельныекомпоненты – почвы, горные породы, подземныеводы, рельеф территории и развитые на ней геоло-гические процессы, изменение которых влияет наразличные экосистемы [2, 7]. Основная задача за-ключается в том, чтобы научиться правильно про-гнозировать экологические последствия тех илииных техногенных воздействий на литосферу, а сле-довательно, научиться предотвращать негативныеэкологические процессы и тем самым влиять наразразившийся глобальный экологический кризис.Немалую роль в решении этой проблемы долженсыграть экологический мониторинг геологическойсреды – система постоянных наблюдений, контро-ля, оценки, прогноза и управления состоянием гео-логической среды с целью обеспечения ее экологи-ческих функций [4].

Геохимическая функция

литосферы в экологиче-ском аспекте заключается в ее активном участии впроцессах круговорота веществ в природе. Причемодинаково важен анализ обеих сторон круговорота –как вредных, так и полезных для экосистем ве-ществ. Геохимическая транспортировка различныхэлементов в пределах литосферы и экосистем могутосуществляться различными путями. В связи с чемвыделяют механическую, физико-химическую, би-огенную и техногенную миграцию, которая являет-ся предметом исследований экологической геохи-мии. Техногенная миграция веществ, как и общиезакономерности техногенеза, еще далеко не уста-новлены, однако в этой области уже открыт целыйряд важнейших законов, позволяющих охарактери-зовать геохимическую функцию литосферы.

Разработка методов управления состоянием исвойствами массивов горных пород верхних гори-зонтов литосферы с целью сохранения и обеспече-ния их экологических функций – практическое

направление экологической геологии, которое ин-тенсивно развивается в настоящее время [4]. Задачауправления успешно решается методами техничес-кой мелиорации горных пород, в арсенале которойимеются всевозможные способы целенаправленно-го активного влияния человека на состав, строение,состояние и свойства горных пород и их массивов.Применение этих методов позволяет менять состо-яние и свойства массивов горных пород в нужномнаправлении, получать массивы с заданными свой-ствами, осуществлять реабилитацию (очистку) тер-риторий, почв, горных пород от всевозможных тех-ногенных загрязнений и т.д. Разработка этихактуальных проблем позволит существенно про-двинуть вперед решение многих задач геоэкологиии экологии и вплотную подойти к реализации идеиВ.И. Вернадского [1] о ноосфере – высшей фазеэволюции биосферы на Земле.

ãàíÖêÄíìêÄ

1.

Вернадский В.И.

Несколько слов о ноосфере // Успе-

хи биологии. 1944. Т. 18. Вып. 2. С. 113 – 120.

2.

Герасимова А.С.

,

Королев В.А.

Проблемы устойчиво-

сти геологической среды к техногенным воздействи-

ям. // Гидрогеология, инженерная геология: Обзор /

АО “Геоинформмарк”. М., 1994. 47 с.

3.


,

Николаева С.К.

Геоэкологическая

оценка зон влияния инженерных сооружений на гео-

логическую среду // Геоэкология, 1994. № 5. С. 25 – 37.

4.


Мониторинг геологической среды /

Учебник для вузов. М.: Изд-во МГУ, 1995.

5.

Осипов В.И.

Геоэкология – междисциплинарная на-

ука об экологических проблемах геосфер // Геоэколо-

гия. 1993. № 1. С. 4 – 18.

6.

Реймерс Н.Ф.

Экология (теории, законы, правила,

принципы и гипотезы). // Россия Молодая. 1994. 367

с.

7.

Трофимов В.Т.

,

Зилинг Д.Г.

Содержание и соотноше-

ние геоэкологии и экологической геологии. Тез. докл.

Всероссийской науч.-техн. конф. “Экология и геофи-

зика”, М., 1995, С. 39.

8.

Хазанов М.И.

Искусственные грунты, их образова-

ние и свойства. М.: Наука, 1975. 135 с.

* * *

Владимир Александрович Королев, инженер-геолог, доктор геолого-минералогических наук,профессор кафедры инженерной геологии и охра-ны геологической среды Геологического факульте-та МГУ им. М.В. Ломоносова; опубликовал более150 научных работ, в том числе монографии, учеб-ники и учебные пособия. Основные направлениянаучных исследований – термодинамика грунтов,электроповерхностные и физико-химические свой-ства грунтов, мониторинг геологической среды,экологическая геология.