Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкология арктического сегмента земной коры. Методологические и концептуальные аспекты
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкология арктического сегмента земной коры. Методологические и концептуальные аспекты"

На правах рукописи

КУТИНОВ Юрий Григорьевич

ГЕОЭКОЛОГИЯ АРКТИЧЕСКОГО СЕГМЕНТА ЗЕМНОЙ КОРЫ. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ

Специальность: 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва - 2003

Работа выполнена в Институте экологических проблем Севера Архангельского научного центра Уральского отделения Российской академии наук и Московском государственном геологоразведочном университете им. С. Орджоникидзе

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик РАЕН Игнатов П. А. (Московский государственный геологоразведочный университет).

Доктор географических наук, академик РАЕН Лосев К.С. (Отдел географии и геофизики ВИНИТИ РАН).

Доктор технических наук, академик РАЕН Солодилов Л.Н. (МПР ФГУП Центр геофизических и геоэкологических исследований им. В.В. Федынского»)

Ведущая организация: Институт геоэкологии РАН (ИГЭ РАН)

Защита состоится «20» ноября 2003 г., в 1500 на заседании Специализированного диссертационного совета Д 212.121.04 при Московском государственном геологоразведочном университете по адресу 117997 Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 23, МГТРУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТРУ по адресу 117997 Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 23, МГТРУ

Автореферат разослан $ августа 2003 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат геолого-минералогических наук, профессор A.A. Верчеба

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследований. Север России - это основная территория государства (65% площади), на которой проживает только 8% населения страны, и в этом отношении Север является глобальным экологическим и стратегическим ресурсом. В российской части Арктики проводится интенсивная хозяйственная деятельность с доминирующей ролью ресурсодобывающих отраслей и добывается почти 100% алмазов, платиноидов, кобальта; более 90% природного газа; 90% меди, никеля и апатитов; 75% нефти и газового конденсата; более 60% золота; 50% рыбы и морепродуктов; 50% товарного леса (Макет Концепции Федерального Закона..., 2002). В дальнейшем, роль северных регионов будет возрастать, так как на их территории располагается практически вся сырьевая база для развития промышленности страны. Развитие северных территорий с неизбежностью вызывает ухудшение экологической ситуации. Это усугубляется тем, что природные биогеоценозы Севера отличаются особой уязвимостью, слабой устойчивостью к внешним воздействиям, низкой способностью к самоочищению и естественной регенерации, что приводит к быстрой аккумуляции как природных, так и техногенных загрязнителей в компонентах окружающей среды. Поэтому необходима разработка долгосрочной концепции рационального природопользования на основе районирования северных территорий по степени трансформации и устойчивости окружающей среды. Решению проблемы геоэкологического районирования посвящена данная работа.

Цель работы: разработать научно-методологические основы геоэкологического районирования северных территорий России для рационального освоения природных ре-

Задачи: 1) обосновать принципы и основные приемы геоэкологического районирования северных территорий; 2) определить значение геодинамики региона для оценки геоэкологического состояния территории; 3) выявить закономерности влияния крупных геологических структур на экологическую обстановку севера Евразии; 4) провести геоэкологическое районирование территории Арктического сегмента земной коры по комплексу геолого-геофизических признаков; 5) разработать практические рекомендации по рациональному освоению Российского Севера.

Научная новизна. На основе комплексного изучения геолого-геофизических данных выделены геоэкологические структуры различных рангов и обоснованы их основные характеристики. Определены факторы, влияющие на степень трансформации геологиче-

сурсов.

ской среды (ГС) при освоении минерально-сырьевых р< злого-

геофизической основе проведено геоэкологическое районирование территории Арктического сегмента земной коры и, более детально, Севера Евразии. В качестве основной единицы анализа предложена минерагеническая провинция. Разработана многоуровенная, многофакторная структура геоэкологического районирования северных территорий.

Показаны существенные отличия северных территорий от районов средних широт, которые обычно используются для построения геоэкологических моделей.

Практическая значимость работы состоит в научном обосновании выделенных таксонов геоэкологического пространства Арктического сегмента земной коры. В результате создана основа для корректного выявления и сопоставления основных тенденций трансформации ГС. Установлены и охарактеризованы негативные изменения окружающей среды, происходящие в результате природных процессов и антропогенных воздействий, обосновано их прогнозирование, что позволяет разрабатывать эффективные природоохранные мероприятия. Ряд положений исследования был использован при обосновании международного космического эксперимента "ГЕОС-ПРОГРЕСС" и системы космического мониторинга "Север".

Фактический материал, положенный в основу работы, собран, проанализирован и обобщен автором в период с 1984 по 2002 г. Он включает как данные личных полевых наблюдений в районах Архангельской области, так и геологические, геофизические, геохимические, буровые материалы, результаты космофотодешифрирования и т.п., имеющиеся в различных организациях и компаниях, научных институтах и центрах, в региональных геологических фондах.

Апробания диссертационной работы. Основные результаты и отдельные положения диссертации докладывались на Международных конференциях: «Информационные продукты, процессы и технологии» (Москва, ВИНИТИ РАН, 1995); «The Barents region's cooperation conference» (Rovaniemi, Finland, 1995); «М.В. Ломоносов и национальное наследие России» ( Архангельск, Архангельский центр географического общества РАН, 1996); «Поморье в Баренц-регионе: экология, экономика, социальные проблемы, культура» (Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 1997); «Проблемы геодинамики, сейсмичности и минерагении подвижных поясов и платформенных областей литосферы» (Екатеринбург, ИГ УрО РАН, 1998); «Геодинамика и геоэкологию) (Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 1999); «Поморье в Баренц-репюне на рубеже веков: экология, экономика, культура» (Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 2000); «Современная геодинамика, глубинное строение и сейсмичность платформенных территорий и сопредельных регионов» (Воронеж, 2001); «

Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения» (Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 2002); «Глубинное строение и геодинамика Фен-носкандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон» (Петрозаводск, КНЦ РАН, 2002); на ХХП - XXVI Генеральных Ассамблеях Европейского геофизического общества (1997-2002); на 31 МГК (Рио де Жанейро, Бразилия, 2000); на Совещании международной рабочей группы по проблемам развития Арктики «А Common Approach to Collaborative Technological Research for Arctic Development» (Брюссель, Бельгия, 2001); на Научно-координационном совещании «Современная тектоническая активность, строение и сейсмичность Восточно-Европейской платформы» (СПБ, ВСЕГЕИ, 1996); на XIII Геологическом съезде Республики Коми (Сыктывкар, 1999); на 2-х, 3-их и 4-х Сергеевских чтениях (Год. сессия Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, Москва, 2000,2001, 2002); на Всероссийской конференции «Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства» (Архангельск, АНЦ РАН, 2002); на научно-практических конференциях «Научно-техническая политика и развитие новых отраслей экономики Архангельской области»; «Сырьевая база России в XXI веке»; «Перспективы освоения минерально-сырьевой базы Архангельской области» (Архангельск, 1998,2001,2002);

Публикации. По теме исследований опубликовано более 60 работ, написанных лично автором, или в соавторстве с сотрудниками, которые участвовали в работе по темам фундаментальных научно-исследовательских работ РАН (1994-2002 гг.). Публикации были подготовлены на основе 5 рукописных отчетов по крупным научно-исследовательским темам общим объемом более 2000 машинописных страниц и приложенных к ним графических материалов, и 10 рукописных отчетов, выполненных в рамках Особо важного государственного задания. Материалы имеются во Всероссийском геологическом фонде, а также в территориальном фонде, в фондах предприятий и ИЭПС УрО РАН.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 373 стр. ( 2 прил., 63 рис., 25 табл., 353 библ. наим.)

Защищаемые положения:

1. Циркумполярной зональности подчинены основные свойства Арктического сегмента: минерагения, сейсмичность, закономерности современного седиментогенеза и переноса загрязняющих веществ, напряженно- деформированное состояние земной коры.

Данная зональность определяет природные геоэкологические тренды и обусловлена геодинамическими процессами.

2. При проведении геоэкологического районирования Арктического сегмента земной коры выделены три ранга геоэкологических структур: 1 - Арктический сегмент земной коры; 2 - Арктическая окраинно- континентальная зона; 3 - Евроазиатская и Амера-зийская ветви этой зоны. Установлены территории с единым геоэкологическим строением, близкими тенденциями экономического развития, степенью и структурой антропогенного прессинга и уровнем трансформации окружающей среды.

3. В качестве основной единицы регионального геоэкологического анализа предлагается минерагеническая провинция, как часть земной коры, испытывающая максимальный антропогенный прессинг.

4. Выделены основные факторы, влияющие на степень трансформации среды севера Евразии при освоении минерально-сырьевых ресурсов: степень освоенности территории; тенденции развития; тип минерагенической провинции; геодинамический режим; тип сочленения геологических структур; трансформация вещественных и энергетических потоков ГС.

5. По степени существующей и прогнозируемой трансформации ГС выделены территории: а) интенсивного освоения минеральных ресурсов с тенденцией слияния в единый ареал трансформации среды (Европейский Север); б) пионерного (кустового) освоения с тенденцией уплотнения линейно-очаговых систем и образования сплошных ареалов трансформации (Западная Сибирь); в) слабо освоенные с очаговым характером трансформации ( Восточная Сибирь и Дальний Восток); г) практически не освоенные с тенденцией трансформации побережий (арктические острова и архипелаги); д) интенсивного антропогенного прессинга в ближайшее время (шельф арктических морей). В каждой из выделенных территорий требуется создание регионалнго блока единой системы геолого-геофизического мониторинга для достижения минимального ущерба окружающей среде.

На протяжении всей своей профессиональной деятельности в области геоэкологии автор ощущал внимание и поддержку член-корреспондента РАН Ф. Н. Юдахина, за что искренне ему признателен. За помощь в решении поставленных задач, оказанную предоставлением материалов, советами, замечаниями и рекомендациями автор благодарит академика РАН В .И. Осипова (ИГЭ РАН), докторов г.-м.н.: Ю.К. Щукина (ВНИИГеофизи-ка), В.И. Макарова (ИГЭ РАН), Б.П. Рыжего (ИГ УрО РАН), Шарова В.Н. (ИГ КНЦ РАН); д. ф.-м.н. А. Г. Гамбурцева (ОИФЗ РАН), член-корреспондента РАЕН М.А. Садикова

(ВНИИОкеангелогия), сотрудников ИЭПС УрО РАН доктора r.-м.н. Ю.Г. Шварцмана, кандидатов г.-м.н. В.И. Иотова, З.Б. Чистову, кандидата г.н. Н.В. Коновалову и др.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Глава 1. Анализ изученности, принципов и приемов геоэкологического районирования с учетом специфики северных территорий.

Важным этапом геоэкологических исследований является районирование, базирующееся на достоверной и представительной информации о геологическом строении территории. Поэтому одной из задач исследования было выполнение анализа изученности региона и возможностей использования геолого-геофизических материалов с учетом специфики северных территорий.

Автором проанализированы изученность, методические аспекты, применимость к геоэкологическим исследованиям сейсмологических и глубинных исследований (ГСЗ, КМПВ, MOB и др.), грави- и магнитометрических, дистанционных и геодезических методов и сделаны следующие выводы: 1) территория исследования изучена неравномерно и в порядке убывания выделяются: континентальная часть, шельфовые моря, глубоководные впадины. В континентальной части более детально изучены орогены и щиты, на локальном уровне - месторождения полезных ископаемых и, в меньшей мере, минерагенические провинции. На акватории Северного Ледовитого океана (СЛО) более детально изучены нефтегазоносные бассейны, в первую очередь Баренцевоморский регион и 100-километровый коридор в полосе геотраверсов НПО «Севморгео» (программа «Трансарктика»); 2) континентальная часть изучена методически и методологически иначе, чем акватории морей, это относится и к методикам интерпретации материалов и к информационному процессу создания Госгеолкарш-1000/3; 3) принципиальное различие суши и шельфа состоит в том, что первая является областью денудации, а шельф - областью современного осадконакопления. На суше картируемая поверхность несет геохимический «сигнал», поступающий из недр. На акватории основной источник информации - геохимический фон донной поверхности, служащий основой только для построения литологи-ческой карты четвертичных отложений и литологической карты морского дна; 4) наблюдается отставание в создание картографических материалов шельфа. Для суши России начата подготовка третьего издания геологической карты м-ба 1:1000000, для шельфа из 50 листов в разграфке т.н. «новой серии» (второе поколение) на 1.01. 2000 г. было издано 8, находилось в издании или работе около 10 листов (В.Л. Иванов и др., 2000); 5) сходство

в исследованиях суши и акваторий морей выражается в доминирующем значении геофизических исследований, хотя наблюдаются и различия.

Все это требует разработки единой методологии геоэкологического районирования территории на базе комплексного анализа геолого-геофизической информации. Проведенный анализ показал, что: 1) для большей части территории отсутствуют прямые данные, позволяющие реконструировать напряженно- деформированное состояние ГС общепринятыми методами; 2) исходным материалом для изучения глубинного строения региона служат профили ГСЗ, сеть которых неравномерна и редка. Необходимо использование корреляционных зависимостей между особенностями гравимагнитных полей и глубинным строением литосферы по данным ГСЗ; 3) геолого-геофизические исследования носят поисковую направленность, результат которой - редкая сеть структурных скважин и отсутствие единого комплекта специализированных карт. Необходима переинтерпретация имеющихся материалов и моделирование вещественно-структурных комплексов на основе данных по открытым участкам (щиты, кристаллические массивы); 4) для геоэкологического районирования крупных территорий наиболее важен анализ методов геодинамического картирования.

Анализ распространенных при исследованиях на мобилистской основе методов показал, что ни один из рассмотренных методов не дает достаточной информации для решения поставленных задач геоэкологической оценки территории. Необходимо ком-плексирование результатов на основе единого методологического подхода и анализ динамических составляющих геофизических полей, наиболее адекватно отражающих современное состояние геологических структур. Вариантами такого комплексирования, по мнению автора, могут быть: 1) для глубоководных частей СЛО сочетание работ по геотраверсам (ГСЗ, магнитометрия) с данными спутниковых магнитных измерений на высоте 400-540 км и ДЗЗ, особенно новейших систем типа RAD ARC AT -1,2,3; 2) для шельфо-вых областей - совместная обработка данных по сейсмологическим профилям и значений теплового потока для построения объемной модели литосферы. Результаты объемного геотермического моделирования литосферы Баренцевоморского региона (Подгорный и др., 2000) показали перспективность этого метода; 3) для всей территории совместный анализ теплового, электромагнитного и гравитационного полей для обоснованного выделения зон в верхней части земной коры; 4) определение конвективного теплового потока по материалам инфракрасной тепловой съемки спутником NOAA. Метод показал, что в областях, считавшихся ранее геотермически пассивными, наблюдается высокий конвек-

тивный вынос эндогенного тепла. Использование данных позволит определить закономерности пространственного распределения и динамику мантийно-коровых флюидов; 5) интересные результаты может дать сопоставление гармоник вариаций геомагнитного поля с напряженно- деформированным состоянием земной коры и частотами пульсаций нефтегазопроводов, и с параметрами атмосферного давления (Кутинов, Чистова, 2000; 2001; 2002).

Большое значение имеют выбор объекта и методических подходов к районированию территории. Прежде всего, это касается определения геологической среды (ГС) и ее свойств, как основного объекта изучения. С понятием ГС связан выбор подходов ее изучения, определение системообразующих свойств, границ объектов исследования, временных границ геоэкологического прогноза и т.п. Геологическая среда автором рассматривается как сложная, иерархически построенная на всех уровнях организации, самоорганизующаяся и саморегулирующаяся система с многочисленными внутренними и внешними связями.

Наиболее сложным вопросом при районировании является выбор классификационных признаков. Автор считает, что районирование должно быть основано на анализе природных факторов, отражающих объективную реальность. Техногенные процессы развиваются на фоне природных, в основе своей они наложены на окружающую среду.

Тектонические движения являются одним из определяющих факторов изменения окружающей среды. Поэтому более детально анализировались материалы и методы, применяемые в тектонических и геодинамических построениях. Автором был проведен анализ 34 тектонических карт и схем северных территорий с целью оценки принципов их составления. Основное внимание уделялось не выявлению специальных принципов составления тектонических карт и схем, а соблюдению общих принципов выделения и описания геологических тел. С тех же позиций проводился и анализ эколого-геологических карт, в первую очередь эколого-геохимических, среди которых выделяют карты условий, районирования, прогнозные и рекомендательные. Наиболее распространены первые два типа карт. В основе большинства из них лежит оценка трансформации среды по степени антропогенного загрязнения. Эти карты отражают сущность применяемых в настоящее время подходов и имеют инвентаризационный характер: преобладают качественные экспертные оценки, не отражена устойчивость к воздействию среды, отсутствует прогнозная нагрузка. Большинство карт отражает отдельные черты экологической ситуации территорий и, по сути, являются картами геологического содержания с элементами экологиче-

ской интерпретации и могут рассматриваться как источник информации для составления карт геоэкологического содержания. При этом встает вопрос о методологии и методиках создания комплексных синтезированных карт на базе разнородной информации.

Типизация ГС является первым этапом исследований, выполняемых для составления прогнозов изменений окружающей среды, и от корректности построений зависят дальнейшие выводы. По мнению автора, геоэкологическую специфику ГС необходимо исследовать на разных уровнях организации, т. е. использовать иерархические подходы. Вопрос о выборе объектов для каждого уровня имеет основное значение. Ранжирование геологических структур широко применяется в геоэкологии (доминирует инженерно-геологический подход), но принципы классификации не всегда соответствуют организации геоэкологического пространства. Наиболее близки к решению задачи геоэкологического районирования, по мнению автора, инженерно-геологические подходы (Трофимов, Аверкина, Зилинг), выдвигаемые в последнее время. В то же время, они являются лишь частью геоэкологических исследований, так как «геоэкологическое пространство» организовано сложнее литосферы и имеет большее количество динамических компонентов (области взаимодействия сред с разной динамикой изменений), связей и полихронных особенностей протекания процессов. Являясь важной частью геоэкологических исследований, геология не исчерпывает всех аспектов геоэкологии. Будучи самостоятельной областью научного знания последняя диктует определенную корректировку применения геологических подходов и привлечение методов из географии, почвоведения, биологии, планетологии, медицины, теории страхования, теории систем и т.п.

По мнению автора необходимо переходить к «геоэкологическим структурам» - как к универсальным таксонам геоэкологического пространства. Под таковыми мною понимаются закономерно организованные в объеме части геологической среды, сформированные и эволюционирующие под действием определенных природных и техногенных процессов, и однородные по геологическим и экологическим свойствам и структуре. При этом рассматриваются два принципиальных типа параметров: региональные (геологические, геодинамические) и зональные (климатические). Меняя сочетания и ранги (в первую очередь глубинность) факторов, переходя от общих к частным моделям можно обособлять геоэкологические структуры разных иерархических уровней.

Особенностью Арктического сегмента земной коры является совпадение климатической зональности с современным геодинамическим состоянием территории, что позво-

ляет рассматривать климат, как фактор, подчеркивающий структуру Арктического сегмента

Таким образом, основные параметры выделения геоэкологических структур на глобальном уровне: 1) организация (структура тектоносферы); 2) глобальный характер техногенного развития.

Глава 2. Геоэкологическое районирование Арктического сегмента земной коры.

Анализ принципов и приемов геоэкологического районирования (гл. 1) показал, что в их основе лежит учет антропогенного воздействия и практически отсутствует анализ природного состояния геологической среды. Изучение геоэкологического состояния Арктических регионов необходимо начинать с определения границ объекта на основе комплексного анализа геолого-геофизических данных. Основным фактором обособления самых крупных геоэкологических объектов - «геоэкологических надпорядковых структур» является глубинное строение Земли, как основная причина происходивших и происходящих в ней и на ее поверхности процессов. Земля, как открытая термодинамическая система, подразделяется на ряд подсистем (циркумокеанических сегментов): Тихоокеанский; Индоокеанский; Атлантический; Арктический; Средиземноморский; Черноморский и Каспийский (Погребицкий и др., 1999). Одноранговыми по занимаемому пространству и степени воздействия на геологическую среду, по мнению автора, являются лишь первые четыре. Циркумокеанические сегменты представляют новейшие геоструктуры унаследованного развития, включающие океанические впадины, подводную и надводную части континентов, ограниченные орогенными поясами (водораздельные возвышенности). Такая симметрия центрального типа определяет природные геоэкологические тренды данных таксонов.

Современные данные показали обособленность крупных сегментов земной коры и длительную устойчивую связь истории их формирования и развития со строением тектоносферы, обусловленную глобальными мантийными неоднородностями (данные сейсмической томографии). Все это находит отражение в современном строении сегментов, геохимической и минерагенической специализации, сейсмичности, скорости протекания современных геодинамических процессов. Специфические особенности сегментов опосредованно отражаются в степени освоенности минеральных ресурсов и, следовательно, степени техногенной трансформации геологической среды. Пространственные закономерности распределения теплового потока, связанные с геодинамическим режимом и геологи-

ческим строением; глубинная дегазация и подток флюидов; типы преобладающих экзогенных и эндогенных процессов; типы почв, находят отражение в эволюции биосферы на территории сегментов земной коры. Наиболее отчетливо это видно на примере Арктического сегмента, совпадающего с положением климатических зон.

Арктический сегмент часто рассматривается как составная часть Атлантического сегмента земной коры, к которой он примыкает (Арктика на пороге.., 2000). В пределах Арктического сегмента наблюдается выклинивание формирующегося звена Атлантического и отмершего звена Тихоокеанской ветвей системы рифтов (Грамберг, Погребицкий, 1993; Погребицкий, 1997). Учитывая, что здесь сочетаются структурные и динамические формы смежных систем и проявляется аномальная активность тектонических процессов, автор рассматривает Арктический сегмент как относительно автономную надпорядковую структуру, сопоставимую с Атлантическим и Тихоокеанским сегментами.

При выборе ограничений территории исследований автор, кроме географических и геологических факторов, руководствовался: рангом выделяемого объекта (глубинность, история направленного развития и т.д.); современным геодинамическим состоянием (единая геодинамическая система); геоэкологическим единством структуры

На геологическое единство Арктического сегмента и относительную автономность геологического строения и геодинамической обстановки указывают данные спутниковых магнитометрических измерений на высотах 400-540 км (КА МА08АТ-49). В пределах СЛО наблюдается большое разнообразие крупных аномалий магнитного поля (АМП). В целом, выделяются три типа АМП: чередование линейно-вытянутых аномалий, которым соответствуют области развития океанической коры (хр. Гаккеля); крупноовоидный тип региональных АМП, характерный для поясов активно разрушающейся континентальной коры шельфа окраинных морей (Лаптевых, Восточно-Сибирского, Чукотского и Боффор-та, Канадской котловины); эллипсовидные аномалии больших радиусов, совпадающие с великими равнинами в пределах древних и молодых плит и складчатых поясов.

При анализе космомагнитной карты выделяется главная особенность в распределении положительных и отрицательных значений магнитного поля (МП) - циркумполярная зональность. Отчетливо выделяется Центральная зона положительных значений поля, состоящая из двух эллипсоидальных максимумов - Центрально-Арктического, Гренландского. Последний соответствует Гренландскому субконтиненту, сложенному кристаллическими образованиями раннего докембрия. Центрально-Арктический максимум совпадает с блоком реликтовой докембрийской сиалической коры, претерпевшей в основном

тектонические гоменения, связанные со становлением молодого океана. Вся зона максимумов асейсмична. Эти факты приводят к выводу, что Центрально-Арктический максимум имеет ту же природу, что и щиты континентов. На космомагнитной карте также наблюдается циркумполярная полоса минимумов, совпадающая с шельфовыми арктическими морями. Такая же зональность выделятся и в континентальной части сегмента. Так в северной части Евразии четко выделяются две глобальных полосы положительных аномалий и две отрицательных полосы с общим простиранием 300-320°. На самом северо-востоке Азии наблюдается третья полоса, меньших размеров, того же простирания с положительными значениями магнитного поля. Характер магнитного поля позволяет автору предложить иной вариант прочтения, чем высказанный в работе (Пронин, Лопатин, 1991). Существует возможность объединения максимума МП на северо-востоке Азии с общей региональной полосой вдоль Арктического побережья, что более логично и геологически корректно. Окраинно-континентальная полоса положительных АМП представлена: северной частью Балтийского, Анабарского, Алданского докембрийских щитов, Омолон-ским срединным массивом и Колымской микроплитой, и Северо-Карским кратоном. При этом все региональные структуры, слагающие полосы положительных значений МП, характеризуются увеличением мощности коры на 5-10 км по сравнению с окружающей территорией и с преобладанием в ее составе гранито-гнейсовых высокометаморфизованных пород докембрия.. В пределах каждой из них наблюдается геотермический минимум. Т.о., характер магнитных полей убедительно доказывает единое циркумполярное глубинное строение не только территории СЛО, но и всего Арктического сегмента. Реликтовый материковый структурный план отчетливо выражен в циркумполярной зональности АМП. На этот реликтовый материковый структурный план выступов и впадин наложилась ветвь океанических хребтов (Исландского, Мона, Книпповича, Гаккеля).

Сходная картина наблюдается и в закономерностях распределения теплового потока, которые в Арктическом сегменте контролируются циркумполярными поясами относительно повышенного (от 52 до 80 мВтхм"2) и низкого (от 26 до 52 мВтхм"2) теплового потока почти вдоль всего периметра шельфовой области Америки и Евразии. Картина осложнена наличием субмеридиональных поясов высокого и низкого теплового потока в глубоководных котловинах (Левин, 2002).

Результаты анализа сейсмических данных (Поселов и др., 2000) подтверждают результаты приведенной выше интерпретации космомагнитных данных. Сопоставление данных по сейсмическим разрезам позволяет сделать следующие выводы, что: 1) на кон-

тинентальном склоне вплоть до подножия и частично абиссали структура литосферы аналогична структуре литосферы континентальной равнины; 2) на границе континентального склона и абиссали начинает формироваться специфическая параокеаническая кора. Таким образом, внешней границей континентального шельфа можно считать континентальное подножие - гипабиссаль, так как по структуре и динамике кора континентального склона соответствует эталонам континентальной коры. Большая часть Арктики представлена шельфовыми геоструктурами континентального типа, находящимися на разных стадиях редукции коры.

Несмотря на общие черты в строении и свойствах циркумокеанических сегментов, наблюдаются и определенные отличия обусловленные геодинамическим режимом их функционирования. Характерной чертой геодинамического режима северной границы Евроазиатской плиты является малая линейная скорость раздвига - 0.3-0.5 - 1.0 см/год (1.7-4.0 в Срединно-Атлантическом хребте; 9.7-18.3 на границе Тихоокеанской и Северо-Южно- Американских плит; 1.8-7.4 - граница Африканской и Индийской плит), при приближении к Лаптевоморскому материковому склону скорость спрединга уменьшается до 0.3 см/год. Наиболее близка к этому параметру только скорость в рифте Красного моря (1.0-1.5 см/год).

Специфика геодинамического режима Арктического сегмента находит свое отражение в морфологии дна СЛО, соотношение морфострукгурных элементов дна которого отличается от других океанов Земли аномально высокими долями шельфа и континентального склона: 37.4% и 49.1% соответственно при 7.6% и 15.2% в Мировом океане. Аномально малой является и средняя глубина этого океана (1200 м), уступая в три с лишним раза глубинам других океанов и Мирового океана в целом (3795 м) (Арктика на пороге.., 2000). Эти особенности отражаются и на процессах седиментации. Уникальность СЛО заключается в наличии достаточно мощного осадочного слоя не только на шельфе, но и в собственно глубоководных областях океанской акватории.

Установлена зависимость между возрастом океанов и осадочных бассейнов их континентальных окраин - чем древнее океан, тем моложе возраст осадочных бассейнов (Арктика на пороге.., 2000). Осадочные бассейны, унаследованные от более ранних этапов тектонического развития, представлены двумя основными типами: вовлеченными в океанообразование платформенными структурами (Баренцево-Северо-Карский, ЮжноКарский осадочные бассейны, и бассе йны северных окраин Гренландской и СевероАмериканской платформ); мезозойско-кайнозойские осадочные бассейны, перехваченные

у Тихоокеанской континентальной окраины (Восточно-Сибирский и Чукотский). Для этих бассейнов характерен высокий потенциал нефтегазоносности.

Анализ материалов убедительно свидетельствует, что циркумполярному строению Арктического сегмента подчиняются практически все закономерности пространственного положения составляющих его геологических структур и геоэкологических характеристик компонентов окружающей среды. Учитывая то обстоятельство, что для данного региона наблюдается совпадение этой зональности с климатической, все эти черты усилены влиянием климата на экзогенные процессы и биоту северных территорий. В то же время наличие центральной симметрии структуры предполагает не только циркумзональное строение, но и распределение вещества и энергии по радиальным структурам.

Современным морфоструктурным выражением геодинамической системы Северного Ледовитого океана является Арктическая геодепрессия, которая охватывает впадины СЛО, его окраинные моря и сопредельные части континентов до водораздельных хребтов, определяя область стока Северного Ледовитого океана (Арктика на пороге.., 2000). В строении Арктической геодепрессии, в целом, выделяются три главные концентрические зоны, отражающие различный режим и направление глубинных и поверхностных геологических процессов. Внешняя зона характеризуется подавляющим развитием денудационного рельефа (пограничный орогенный пояс). Промежуточная представлена преимущественно аккумулятивными и денудационно - аккумулятивными равнинами и шельфами окраинных морей. Центральная, состоящая из абиссальных котловин и разделяющих их подводных гор, является местом накопления пелагических осадков. Т.о., концентрические зоны в строении Арктической геодепресии являются триадой сопряженных районов, определяющих единый ход переноса вещества, в том числе и загрязняющих веществ (ЗВ): от денудационных процессов, доминирующих в пограничных орогенах, через аккумуляцию и гранулометрическую сортировку вещества на континентальных равнинах и шельфе к накоплению пелагических осадков в абиссальных котловинах СЛО. Такое сочетание процессов позволяет автору сделать вывод, о необходимости геоэкологического анализа в рамках Арктической геодепрессии с уточнениями, т.к. в противном случае из процесса будет исключен основной источник терригенного материала и ЗВ, в связи с тем, что пограничный пояс орогенов является к тому же и районом интенсивной добычи полезных ископаемых (включая Фенно-Скандинавскую систему и водосборный бассейн Белого моря). (Рис.1.) В акватории СЛО выделяется пять зон осадконакопления (Моря Советской Арктики, 1984): 1) преимущественного перемыва и размыва осадков (мелководная часть

шельфа и островных отмелей); 2) преимущественной аккумуляции осадков разной зернистости (шельф, глубины от 25 до 200 м); 3) устойчивой аккумуляции осадков разной зернистости (внешняя часть шельфа, материковый склон, хребты Ломоносова, Менделеева и поднятия на дне океана, глубины от 100-200 м до 2000-2500 м); 4) пространственно-прерывистой аккумуляции тонкодисперсных осадков (хр. Гаккеля, глубины от 2000 до 3000-3500 м); 5) устойчивой аккумуляции тонкодисперсных осадков (глубоководные котловины Нансена, Амундсена, Макарова, Канадская и др.)

Рис.1. Схема геоэкологического районирования Арктического сегмента.

1 - Граница Арктического сегмента. 2 - Граница Арктической геодепрессии (по «Моря Советской Арктики..., 1984). 3 - Граница Евроазиатской ветви АОКЗ. 4 - Граница районов с разной степенью трансформации ГС (I - Европейский Север, П - Западная Сибирь, Ш - Восточная Сибирь и Дальный Восток, IV - шельф Арктических морей). 5 - Зона межплитной сейсмичности. 6 - Зона внутригоппяой сейсмичности. 7 - Область неустойчивого осадконакопления.

Общая закономерность распределения осадков имеет циркумполярную зависимость и осложнена субмеридиональными глубоководными желобами.

Таким образом, более 40% площади дна океана занимают зоны неустойчивого осад-конакопления с гидравлической крупностью более 0.05 мм/с преимущественно терриген-ного генезиса с невысокой сорбционной способностью.

В структуре Арктического сегмента выделяется (Ким, 1992) замкнутый Полярный сейсмический пояс. Рассматривая его строение можно отметить принципиально разный характер двух слагающих его ветвей: первая (Евроазиатская) представлена межплитной; вторая (Амеразийская) внутриплитной сейсмичностью. Исходя из наличия центральной симметрии в строении Арктической геодепрессии автором был сделан вывод о возможном наличие Евроазиатской ветви внутриплитной сейсмичности, являющейся аналогом Амеразийской ветви (рис.1.). Дефицит сейсмологической информации на платформенных И территориях Севера Евразии не позволяет выделить эту зону по инструментальным данным. Но обширная косвенная информация подтверждает высказанное предположение: а) в Фенноскандии (район севернее 65°) за период инструментальных наблюдений отмечено более 173 ощутимых землетрясений; б) сильные землетрясения Кольского полуострова и севера Архангельской области (историческая информация); в) сейсмоактивные зоны, протягивающиеся до Тимана г) характер распределения мелкофокусных землетрясений (маг-нитуда 3-7) в пределах Тимано-Печорской и Баренцево-Карской плит; д) повышенная сейсмичность северной части Урала; е) контрастные современные деформации северной части Западно-Сибирской плиты; ж) Пай-Хой-Уренгой-Кетский минисейсмический пояс в районе Баренцевской- и Западно-Сибирской платформ (Булин, 2001); з) зоны повышенной сейсмичности в районе Новосибирских островов; и) сильные землетрясения в Северной Якутии (севернее 70°); к) частые ощутимые землетрясения на Чукотке. Наличие Ев' роазиатской ветви внутриплитной сейсмичности подтверждается и характром магнитного поля, где отчетливо видна приуроченность известных землетрясений к области перехода от отрицательных к положительным значениям магнитного поля.

Центральная симметрия в строении Арктической геодинамической системы опре-

деляет специфику пространственных закономерностей минер агении Арктического сегмента. Не вызывает сомнения наличие нефтегазоносного, благороднометального и алмазоносного циркумполярных поясов. С большей или меньшей долей достоверности выделяются полиметаллический, редкометальный и редкоземельный пояса. Таким образом, выделяется Арктический циркумполярный минерагенический пояс, конформный с

циркумполярной зональностью Арктического сегмента земной коры. Для пояса характерны пространственно сближенные полигенные, полихронные и полиметаллические мине-рагенические провинции, располагающиеся на стыке Арктического циркумполярного планетарного и субмеридиональных поясов, и крупные области нефтегазонакопления. На базе основных рудоносных провинций функционируют все горнодобывающие комплексы, являющиеся, как правило, градообразующими, что отражается на экологической ситуации региона. Поэтому можно говорить и о глобальном эколого-геохимнческом поясе.

Суммируя вышеизложенное необходимо отметить: 1) Арктический сегмент земной коры является глобальной надпорядковой геоэкологической структурой, границы которой совпадают с границами Арктической геодепрессии; 2) в рамках вышеуказанных границ Арктический сегмент можно рассматривать как единую саморазвивающуюся и саморегу-лирущуюся геодинамическую систему глобального масштаба с определенными систем- ч ными свойствами и природными геоэкологическими трендами; 3) с точки зрения геоэкологии основное значение имеет наличие центральной симметрии (вся система глубинных процессов имеет центральную симметрию, которая находит доминирующее отражение в строении земной коры и определяет общий ход поверхностных преобразований структуры Арктического сегмента); 4) Циркумполярной зональности подчинены основные свойства Арктического сегмента: минерагения, сейсмичность, закономерности современного седиментогенеза н переноса загрязняющих веществ, напряженно- деформированное состояние земной коры. Данная зональность определяет природные геоэкологические тренды н обусловлена геодннамическими процессами (первое защищаемое положение).

В структуре свойств Арктического сегмента выделяются концентрические зоны, в пределах которых вещественные и энергетические потоки в геологической среде претерпевают определенные трансформации.

В качестве геоэкологических структур П порядка автор предлагает рассматривать планетарные окраинно-континентальные зоны (ОКЗ). В морфоструктурах Арктической геодепрессии на более детальном уровне выделяются следующие литосферные ступени: рифтовая зона Срединно-Аркгического хребта, абиссаль, внешний шельф и окраин-но-континентальная; континентальная; зоны сочленения: кратон-шельф, шельф-абиссаль и аваншельф-абиссаль. Геоэкологически более целесообразно в состав Арктической окра-инно- континентальной зоны включать материковую центриклиналь и внутренний шельф,

исходя из сочетания источник поступления материала (аккумулятивные и денудационно-аккумулятивные равнины) - место захоронения и переотложения (внутренний шельф). Кроме того, сочетание этих двух геодинамических зон характеризуется отчетливым взаимодействием не только между собой, но и имеет одинаковые тенденции в реакции напряженно-деформированного состояния на динамическое воздействие зоны спрединга. Внутренним контуром Арктической окраинно-континентальной зоны в этом случае являются Евразийская и Амеразийская шельфовые ступени (рис.1.).

Сложнее дело обстоит с южными границами АОКЗ. Автором в основу их выделения было положено трассирование «следа» воздействия межплитной границы и активных геодинамических систем конформных зоне спрединга. «Следы» воздействия активной межплитной границы автором отмечаются практически во всех структурах Евроазиатской плиты (частично показано выше). К этому можно добавить следующие факты: 1) наличие субширотной граница раздела Восточно-Европейской платформы, которая в кайнозое подразделяется на две существенно различные части; 2) субширотная полоса повышенной раздробленности земной коры на севере платформы конформная зоне спрединга; южная граница которой проходит примерно по 60° с.ш. (результаты ГСЗ); 3) тесная связь неотектонической и четвертичной структуры и основных особенностей северной половины Русской плиты с развитием Фенно-Скандинавского поднятия, фронт динамического влияния которого достигает Среднего Урала (Макаров, 1996); 4) осложнения в ходе изотерм распределения температур на территории Сибирской платформы на глубине 5 км и в характере распределения теплового потока и пережим изолиний поверхности фундамента и изолиний граничных скоростей на Мохо на той же широте; 5) сегменты субширотного простирания на Северо-Востоке, которые находят отражение в минерагении, строении земной коры и геоморфологии; 6) смена характера коровых аномалий электропроводности: на Восточно-Европейской платформе - смена простирания зон электропроводности; на Урале и Сибирской платформе - смене природы аномалий (на севере - электроннопро-водящая, на востоке - флюидная).

Арктическая планетарная окраинно-континентальная зона характеризуется сложным сочетанием складчатых поясов, древних и молодых платформ. Геологические структуры АОКЗ являются частью литосферных плит и особенности их тектоники необходимо рассматривать на фоне более общих геодинамических процессов. В возникновении напряжений и деформаций на континентальных территориях участвуют силы разной природы: внешние (давления спредингового хребта); ротационные; силы, возникающие за счет

подачи энергии из мантии; локальные силы. В большинстве случаев соотношение указанных сил варьирует и имеет место интегральный эффект их воздействия. Основная функция иерархической структуры в данном случае заключается в том, что при воздействии на систему возникающие в ней напряжения распределяются неравномерно, концентрируясь на неоднородностях разных структурных уровней, и возникает неоднородное поле напряжений. Это утверждение подтверждается приуроченностью структур вращения вдоль континентальной границы АОКЗ. Так инструментальные измерения, проведенные при подземных взрывах показали (Спивак, 1999), что внешнее воздействие гасится за счет перераспределения энергии, путем стесненных поворотов блоков различного иерархического уровня и глубинности. Иначе на внешнее воздействие реагируют орогены и молодые плиты, первые за счет иной симметрии структуры, вторые - наличия более пластичной литосферы. При воздействии со стороны спрединга на орогены субмеридионального простирания вектор сил совпадает с осью симметрии орогена или направлен к нему под острым углом. В первом случае воздействие гасится за счет развития системы сдвигов параллельных оси орогена, во втором - за счет возникновения клинораздвигов (например, Тимано-Печорская плита) или возникновения структур вращения (Полюдов кряж). Более пластичная литосфера (Западно-Сибирская плита), которая находится на начальной стадии базификации земной коры (Пронин, Лопатин, 1991), характризуется развитым конвективным тепломассопереносом, формирующим сводовые поднятия и прогибы.

В результате комплексного анализа автором были выделены основные геоэкологические особенности Арктической окраинно-континентальной зоны как глобальной геоэкологической структуры, объединенные в 7 групп факторов: 1) геодшамтеские: близость спрединговой границы литосферных плит сложного характера; источник ротационных волн; наличие трех последовательно-сопряженных ступеней - континентальной, шельфовой и глубоководной и зон их динамического взаимодействия; единый пояс сейсмичности; зона высокой делимости литосферных блоков; 2) геофизические: циркумполярная зональность магнитного поля и теплового потока; сложная структура вариаций геомагнитного поля; 3) геохимические: щелочно-ультраосновная специализация; замедленность геохимических процессов; ограниченные масштабы трещинной фильтрации (криолитОзона); высокая скорость разноса загрязняющих веществ; особая восприимчивость многих видов растений к ряду химических соединений; специфические геохимические цепочки; 4) географические: близость географического и магнитного полюсов; единая область водосбора Северного Ледовитого океана; преобладание аккумулятивных

форм рельефа; широкое развитие шельфовых областей; 5) биологические: пространственное совмещение живых компонентов в узкой зоне жизни; короткий период вегетации; цель биологической рекультивации не сохранение плодородного слоя, а восстановление природных комплексов; 6) минерагенинеские: локализация рудного вещества в немногочисленных крупных и уникальных объектах; переход провинций с суши на шельф и в океан; циркумполярное пространственное размещение провинций; полигенный, поли-хронный и полиметаллический характер рудных провинций; пространственная приуроченность провинций к узлам пересечения глобальных тектонических поясов; 7) антропогенные: очаговый тип освоения территорий; градообразующие предприятия; преимущественно сырьевая направленность индустрии; приуроченность поселений к устьям рек; преобладание некоренного населения; сочетание территорий, подвергшихся активному техногенному воздействию с практически нетронутыми регионами.

Под Евроазиатской ветвью АОКЗ автором понимается вся Арктическая зона России. южная граница которой совпадает с границей АОКЗ. Геодинамически, эту границу более корректно вести по контакту Евроазиатской и Северо-Американской литосферных плит. Но, говоря о геоэкологической структуре, следует учитывать и экологические факторы: 1) это территория Арктической зоны России, характеризующаяся единым экономическим, политическим и правовым пространством, включая и эколого-правовое; 2) такое деление позволяет рассматривать единые глобальные и региональные тенденции развития территорий в их взаимосвязи, определять экологические последствия освоения ресурсов, учитывать возможности трансграничного переноса, особенно вдоль побережья России; 3) пространственно - это морские порты вдоль Северного морского пути, который в настоящее время начинает возрождаться. Следовательно, будет производиться реконструкция портовых сооружений, большинство из которых расположено в устьях рек, впадающих в СЛО. При этом неизбежно проведение дноуглубительных работ и вторичное перераспределение поллютантов.

Т.о., автор к Евроазиатской ветви АОКЗ, как единой геоэкологической структуре относит всю российскую часть окраинно-континентальной зоны.

Вдоль побережья севера Евразии протягивается полоса районов, испытывающих современное воздымание (Аветисов, 1996). К ним относятся достаточно высокоактивные сейсмические области: Шпицберген и Северо-Восточная Гренландия (6-7 мм/год); есть информация о землетрясениях на Новой Земле (4-5 мм/год), Земле Франца-Иосифа (3-5 мм/год), Северной Земле (2-3 мм/год). Анализ материалов показывает, что все сейсмоак-

тивные районы окраин арктических морей являются зонами поднятия. Пока нельзя сделать обратный вывод о сейсмичности всех зон поднятий, но не исключено, что слабая сейсмичность Земли Франца-Иосифа, Новой Земли, Северной Земли, или асейсмичность Таймыра могут быть кажущимися из-за недостатка наблюдений (Кийлоу, 2001), т.к. сетью российских станций надежно регистрируются землетрясения с магнитудой 4.5-5.0, а преобладающее количество землетрясений северных платформенных территорий имеет магнитуду до 3.5 или 4-4.5. Учитывая, что это районы будущей эксплуатации шельфовых нефтегазовых месторождений и эксплуатация последних может приводить к приращению интенсивности землетрясений на 2-3 балла, возможно возникновение сейсмически опасных участков в пределах в среднем безопасных районов.

Континентальная часть Евроазиатской ветви АОКЗ характеризуется и совокупностью активизированных структур земной коры с глубокими мантийными корнями, конформных границе береговой линии СЛО. Общим для этих структур является их пространственное расположение параллельно зоне спрединга. В совокупности они создают пояс глубинных активизированных структур совпадающий с поясом повышенной сейсмичности. К ним автор относит: Фенно-Скандинавское поднятие; Беломорско- Кулойское плато; Тимано- Печорскую структуру; Северо-Уральскую структуру; Обскую вихревую структуру; Янскую мегаструктуру центрального типа; Омолонское поднятие. Анализ материалов, проведенный автором, показал, что все они отчетливо выделяются в строении земной поверхности, структуре осадочного чехла и фундамента, строении земной коры и в геофизических полях.

Пространственно зона активизированных структур, совпадающая с поясом внутри-плитной сейсмичности приурочена к зоне контакта суши и океана, которая характеризуется высокой активностью геодинамических, физико-географических и биологических процессов. Материковый сток, промывая практически всю поверхность суши, заканчивается в береговой зоне, внося основной вклад в накопление осадков и загрязняющих веществ (ЗВ), т.к. твердый сток при впадении рек в море осаждается лавинно. В результате до 90% веществ, выносимых с суши остается в пределах шельфа и в океан не поступает. Кроме того, окраинно-планетарные зоны характеризуются унаследованным характером поднятий и опусканий земной коры, с которыми связаны контрастные геодинамические процессы в береговой зоне. В результате на месте тектонических депрессий формируются седиментационные ловушки и под толщами молодых отложений естественным образом захораниваются ЗВ. Активизация землетрясений в этой зоне приводит не только к пере-

формированию осадков, но и к вторичному перераспределению ЗВ в условиях неустойчивого осадконакопления и интенсивного действия вдольбереговых потоков наносов. Учитывая, что проявления сейсмогеиного фактора в первую очередь проявляются в древних ослабленных зонах литосферы, то возникают еще несколько механизмов воздействия на состав донных отложений и закономерности пространственного распределения ЗВ, кроме вышеописанного механического: подток глубинных флюидов и газов, меняющих геохимическую обстановку и приводящих к изменению миграционных способностей ионных форм веществ и к изменению геохимических барьеров; возбуждение наведенных электромагнитных полей, приводящих к изменению геохимии среды; выгонку токсинов из пород фундамента и осадочного чехла. О последствиях таких процессов автор указывал на примере Архангельской области (Кутинов, 1999).

Выводы: 1) При проведении геоэкологического районирования Арктического сегмента земной коры выделены три ранга геоэкологических структур: 1 - Арктический сегмент земной коры; 2 - Арктическая окраинно- континентальная зона; 3 -Евроазиатская и Амеразийская ветви этой зоны. Установлены территории с единым геоэкологическим строением, близкими тенденциями экономического развития, степенью и структурой антропогенного прессинга и уровнем трансформации окружающей среды (второе защищаемое положение); 2) под Евроазиатской ветвью АОКЗ диссертантом выделяется вся Арктическая зона России, южная граница которой совпадает с границей АОКЗ. Ее специфическими чертами является наличие: в пределах шельфа зоны современных воздыманий и в континентальной части пояса глубинных вихревых структур конформных береговой линии и совпадающих с поясом повышенной сейсмичности; 3) учитывая особенности хозяйственного освоения северных территорий необходимо переходить к анализу последствий антропогенного воздействия на окружающую среду с учетом природных геоэкологических особенностей выделенных таксонов.

Глава 3. Минерагеническая провинция, как основная единица регионального геоэкологического анализа при оценке техногенного воздействия на геологическую среду северных территорий.

Анализ тенденций экономического развития северных регионов показывает, что в ближайшие десятилетия основной упор будет делаться на развитие горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности с развитием сопутствующей инфраструктуры. Поэтому необходимо создание системы мониторинга (на федеральном и региональном уровнях) для обоснования природоохранных мероприятий. В отличие от доминирующего

инженерно- технократического подхода - ликвидации уже нанесенного ущерба или его экономической компенсации, по мнению автора, необходимо предложить мероприятия на основе анализа и прогноза экологических ситуаций, возникающих при освоении ресурсов. В этом контексте задачами геоэкологических исследований являются: оценка характера и структуры природных процессов; определение причинно-следственных связей между видами техногенного воздействия и изменениями ГС; выявление факторов изменений; обоснование прогнозных моделей трансформации ГС. Такой подход требует исследований объекта в рамках естественных геологических границ с соблюдением иерархического подхода. Об актуальности проблемы говорит большое число появившихся в последнее время публикаций, посвященных выбору единицы геоэкологического анализа (Лосев и др., 2001; Спиридонов, Трофимов, 1999; Калабин, 2000; Опекунов и др., 2002; Трофимов, Аверкина, 1999 и др.). В качестве объектов регионального анализа рассматриваются ландшафты; геологические формации; техногенные и эколого-ресурсные провинции; инженерно- геологические структуры.

Автором, в качестве основного объекта геоэкологического анализа, предлагается минерагеническая провинция, под которой понимается не только совокупность пространственно-сближенных месторождений, но и рудообразующая система, сформировавшая данный таксон, т.к. наличие или отсутствие месторождений не определяет системность протекающих в среде геологических процессов, а часто отражает изученность территорий. Выбор минерагенической провинции в качестве объекта геоэкологического анализа диктуют и сложившиеся особенности освоения северных территорий (Грамберг и др,. 1998; Калабин, 2000 и др.): 1) слабое развитие фоновых отраслей природопользования; 2) очаговый характер промышленного природопользования при доминирующей роли ресурсодобывающих отраслей; 3) отработка и передел преимущественно богатых руд с высоким содержанием вредных примесей; 4) низкая степень полноты использования сырья (до 1 млрд. т. отходов в год); 5) технически устаревшие очистные сооружения; 6) аварийное состояние оборудования; 7) разные стадии освоения месторождений в пределах одной и той же провинции; 8) градообразующий характер предприятий.

Важным фактором для геоэкологии является геохимическая специализация мине-рагенических провинций, отражающая специфические черты эволюции рудоносных систем. Таксон «минерагеническая провинция» тесно связан с понятием провинция геохимическая, т.е. «область геохимически однородная и характеризующаяся определенной ассоциацией химических элементов» (Геологический словарь, т.2, с.141). Анализ геохимиче-

ской специализации конкретных рудоносных площадей (Кравцова, Захаров, 1996) позволяет сделать ряд выводов: 1) вертикальная геохимическая зональность является свойством всей рудно-магматической системе (РМС) в целом и ее элементов. Повторение и сохранение позиций основных рудообразующих элементов в геохимических рядах зональности не зависит от масштабов геологических образований и является свойством, характеризующим процессы самоорганизации открытых неравновесных рудоносных систем; 2) рудная минерализация и связанные с ней разноуровенные геохимические поля концентрирования (ГТЖ) имеют однонаправленный эволюционный характер развития и иерархическое строение. Локальные ГПК рудных месторождений развиваются на фоне интегрированного геохимического поля РМС.

Автор (1992) по результатам исследований Архангельской алмазоносной провинции указывал на соответствие геохимических аномалий различным рангам кимберлитово-го магматизма (трубка, куст, поле, район). Для кимберлитоконтролирующих структур характерно повышенное содержание кимберлитовых элементов в горных породах, почвах и коре деревьев. Сходная картина отмечена и для Якутской алмазоносной провинции. В районах пониженных краевых частей Беломорско-Кулойского плато содержание Сг и Ва существенно превышает ПДК для почв и достигает 3-4-х уровней загрязнения, снижаясь за пределами кимберлитового района. Здесь же наблюдаются и участки превышения ПДК по содержаниям Ni (50-200 мг/кг) и V (150-400 мг/кг) (Юдахин, Малов, 1999). Набор элементов, содержания которых превышают ПДК в почвах и донных отложениях не случаен - это элементы кимберлитовых образований. Архангельская алмазоносная провинция приведена в качестве примера в связи с малым уровнем эрозионного среза трубок (Кути-нов, 1992).

В пределах российской части АОКЗ выделяются следующие минерагенические провинции, нефтегазоносные и угольные бассейны (Додин и др., 1994; Кутинов, 1992; Арктика на пороге.., 2000): Карело-Кольская апатит- платино-никеленосная; Архангельская алмазоносная; Канино-Тиманская боксито- алмазоносная; Пайхойско-Новоземельская флюорит-марганец-полиметаллическая; Североземельско- Таймырская золотоносная; Быррангская (Западно- и Восточно-Таймырская) полиметаллическая; Тай-мыро-Норильская платино- никеленосная; Котуй-Маймеченская железорудно- апатито-носная; Анабарская редкоземельно-железорудная; Якутская алмазоносная; Верхоянская хрусталеносно-полиметаллическая; Яно-Чукотская олово-платино-золотоносная; Коряк-ско- Камчатская платино-ртутоносная; нефтегазоносные провинции - Тимано- Печорская,

Западно-Сибирская, Енисей-Хатангская, Баренцево- Карская; угленосные бассейны: Печорский, Тунгуссский, Ленский, Зыряновский, Канско- Ачинский. Общими природными условиями для них являются: 1) наличие многолетне мерзлых пород; 2) расположение в непосредственной близости от геодинамически активных систем разных рангов; 3) сочетание денудационных и аккумулятивных форм рельефа с преобладанием последних; 4) единая область стока и переувлажнение почв; 5) питание вод суши преимущественно снеговое.

В составе провинций, преобладают щелочно-ультраосновные образования и, как следствие, щелочно-ультраосновная геохимическая специализация Арктических регионов с высокими содержаниями №, Си, Со, в, ве, Те, Р, Бе, и, ТЪ, Сг, Т1, металлов платиновой группы: Аи, вп, Ая (до 3 %), вЬ (до 1 %), Ъп, РЬ, Мп, Ве, Мо, V, Сё, ^ (десятые доли г/т). Высокие содержания характерны и для нефте- газовых бассейнов (содержание Ре, V, № более 10 г/т: в г/т: Бе - 330; V - 250; № - 170; 2п -12; ТС - 22; Си - 6; М-2) (Нукенов и др., 2001). Наблюдаются и определенные различия: нефти Тимано-Печорской провинции относятся к никелево-ванадиевому типу, Западной Сибири - к цинковому (там же). Большинство морских нефтегазовых бассейнов являются продолжением Тимано-Печорской и Западно-Сибирской нефтегазовых провинций и следует ожидать, что они относятся к ванадий-никелевому и цинковому типам, и могут являться источниками загрязнения морских вод этими микроэлементами. Сходная специализация микроэлементов наблюдается для угленосных бассейнов. Анализ содержания микроэлементов в атмосфере рабочей зоны Воркутинского угольного бассейна показал следующие значения, в г/т: № -80-100 мг/м3; Со - 13.6 - 48 мг/м3; V - 46-310 мг/м3;Сг - 63-400 мг/м3; Си - 30 -150 мг/м3; РЬ - 5-35 мг/м3; Ъп - 40-400 мг/м3; Мп - 170-1000 мг/м3; Ва - 56-600 мг/м3; Ав - 0.65- 110.2 мг/м3 (Рубцов, 1998).

Для большинства провинций отмечается разгрузка подземных вод в направлении глобального базиса эрозии (СЛО), а также северная направленность поверхностного стока, с массовым выносом загрязняющих компонентов в бассейны арктических морей. Важным фактором является сезонное изменение скорости миграции. На Севере аккумуляция атмосферных осадков с загрязняющими веществами в снежный покров происходит в течение 6-8 месяцев. Т.к. 75-90% годового стока приходится на весенний и летне-осенний паводок, то в короткий период весеннего половодья талые воды с накопленными ЗВ поступают в водосборные бассейны, являясь причиной сильного импульса токсичного действия. Миграция элементов усугубляется (Додин и др., 2001) наличием мощной крио-

литозоны, ограничивающей масштабы трещинной вертикальной миграции поверхностных и подземных вод, что изменяет скорость протекания почвенных процессов и способствует появлению на поверхности тяжелых металлов (за счет диффузии), переходящих в почвы и воды. Мерзлые породы практически водонепроницаемы и все продукты химического стока сосредотачиваются в тонком приповерхностном слое грунтов - сезонно протаивающем слое, максимальная мощность которого не превышает 1.5 - 2 м (Мельников, 1998). В отличие от средней полосы России, где загрязняющие вещества просачиваются на большие глубины и грунтовые воды самоочищаются, на Севере они растекаются по тонкому сезонно-талому слою.

Связанное с паводками распреснение морских вод отодвигает геохимические барьеры в сторону акваторий арктических морей, обеспечивая накопление ЗВ за геохимическим барьером суша-море (река-море). В водоемах Субарктики основной формой миграции большого спектра металлов (№, Си, Мп, Бг, Бе, А1, Со, Сг, Сс1, РЬ , Ав) является наиболее токсичная ионная форма. Основная причина низкой комплексообразующей способности - малые содержания органических и взвешенных частиц в водах арктических морей (для большинства перечисленных элементов лигандами являются фульво - и гуминовые кислоты морских вод). В арктических низкоминерализованных водах наряду с высокой миграционной способностью металлы обладают большей скоростью биоаккумуляции и активно проявляются их токсикологические свойства.

По оценке М.Г. Хубларяна и Т.Н. Моисеенко (2000) можно ожидать закисления вод на 30% территории российской арктической зоны. В условиях сопутствующего закисления содержания ионных форм металлов возрастает и из-за выщелачивания их кислыми осадками из горных пород, почв и донных отложений.

Среди минерагенических провинций Севера России наиболее опасными источниками токсикантов являются следующие (Додин и др., 2001): Таймыро-Норильская плати-но-никеленосная (мышьяк-ртуть-золото-селен-никель- сернистая); Карело-Кольская апа-тит-платино-никеленосная (фтор-фосфор-никель- сернистая); Пайхойско-Новоземельская флюорит-марганец-полиметаллическая (радионуклидно-медь-свинцово-цинковая); Яно-Чукотская золото-ртуть - мышьяк -оловоносная; Тимано-Печорская, Баренцево-Карская и другие углеводородные.

Немаловажным обстоятельством является и тесная связь минерагенических провинций со строением верхней мантии и земной коры и, следовательно, с напряженно-деформируемым состоянием земной коры и ее геодинамическим режимом. Провинции,

как правило, характеризуются участками с неустойчивым напряженно-деформированным состоянием земной коры, отчетливо реагирующим на внешнее воздействие. Большинство провинций АОКЗ приурочено к крупным тектоническим структурам, во многих случаях являющимися межблоковыми швами или трансблоковыми зонами, что позволяет предположить их возможный сесмогенерирующий характер. Так, например, на карте сейсмического районирования России ОСР-97 территория Карело-Кольской провинции относится к зонам вероятной интенсивности землетрясений V-VII баллов. Основные сейсмогенные зоны приурочены к долгоживущим системам разломов, разграничивающим литосферные блоки.

Помимо воздействия Арктической геодинамической системы и наличия пояса активизированных структур вдоль побережья CJIO (гл. 2), наблюдается и техногенная дестабилизация недр. Вследствие ускорения техногенных нагрузок на литосферу ВосточноЕвропейская (ВЕП), Сибирская (СП) и Северо- Американская (САП) теряют свою геодинамическую стабильность из-за формирования мощных очагов техногенного воздействия в недрах, в т.ч. и из-за применения подземных ядерных взрывов (ПЯВ) (Голубов, 2001). В первую очередь это сказывается на месторождениях полезных ископаемых как дестабилизированных участках земной коры вследствие горнодобывающих работ (изъятие объемов горных масс и нарушение естественного литостатического давления). Данных об изменении геодинамической активности по северу ВЕП пока нет, что связано с практическим отсутствием сети сейсмического мониторинга на его территории (Kutinov, 2001). Но учитывая наличие Новоземельского ядерного полигона (132 взрыва, в т.ч. 42 подземных, мощность последних - 23 Мт), проведение ПЯВ для региональной сети ГСЗ и высокую блоковую делимость территории, автор прогнозирует возникновение такого воздействия при отработке месторождений газа, нефти и алмазов.

Об изменении стабильного состояния литосферы ВЕП косвенно указывает резко возросшее количество регистрируемых техногенных землетрясений (горных ударов). Так отработка апатитовых месторождений в Хибинском массиве привела к повышению тектонической акгивизиции территории. С возрастанием интенсивности горных работ и суммарного объема выемки полезного ископаемого наблюдается изменение периодичности техногенных землетрясений от 10-20 лет (30-60-е годы) до 0.5-2.0 лет (80 г. - ныне), несмотря на почти трехкратное снижение добычи руды и выемки горной массы за последние 5 лет (Козырев и др. 2000). Большинство техногенных землетрясений имеет магниту ды 1.5-4.2, наиболее характерными типами механизмов очагов сейсмических собы-

тий Являются - сдвиговый, сбросо-сдвиговый. Установлен факт переориентировки осей главных напряжений на большой площади в направлении магистрального разлома при подготовке сильного сейсмического события на Кировском руднике (Федотова, Юнга, 2001). Направление этих разломов (в первую очередь северо- западное) совпадает с перемещением волн сейсмических напряжений (Юдахин, Французова, 2001), характерных для всего Фенноскандинавского щита. Следует отметить, что апатитовые месторождения находятся на одной и той же трассе миграции землетрясений с планируемым рудником по добыче алмазов на территории Архангельской области. При этом взаимное влияние двух месторождений друг на друга не учитывается. Сходная картина наблюдается и при анализе пространственного размещения нефтегазовых бассейнов, отработка которых обычно приводит к возникновению наведенной сейсмичности с интенсивностью 2-3 балла.

На Сибирской платформе и в ее обрамлении заметный рост числа землетрясений наметился в 1986 г., а в 1998 г. он перерос в резкий всплеск сейсмичности (Голубов, 2001). С 1995 г. сейсмические толчки стали проявляться в нефтедобывающих районах юга СП, а с 1997 г. и на Анабарском массиве.

Эта дестабилизация усилится при отработке нефтегазовых месторождений на шельфе Арктических морей, и деформация геологической среды может отрицательно повлиять на экологическую обстановку. Так на месторождении Экофиск в Северном море зафиксированы просадки до 6 м при скорости опускания морского дна по замерам 198489 г. - 0.3-0.4 м в год (Мори, 1994). Темп оседания Штокмановского месторождения по предварительным расчетам может быть более высоким, а общая осадка добычных платформ к концу срока эксплуатации - превысить 10 м и возможно возникновение техногенных землетрясений за счет касательных напряжений, образующихся при формировании мульды оседания (Неизвестное, Холмянский, 2002). Автор в одной из работ уже указывал на возможность возникновения наведенной сейсмичности при освоении нефтегазовых месторождений северных территорий до 2-х баллов (Кийпоу, 2002).

Выводы: 1) в качестве основной единицы регионального геоэкологического анализа предлагается минерагеническая провинция, как часть земной коры, испытывающая максимальный антропогенный прессинг (третье защищаемое положение); 2) минерагенические провинции являются объектами геоэкологического анализа, позволяющими сопоставлять структуры одного ранга: провинции, нефтегазовые и угольные бассейны; 3) в зависимости от доминирующих факторов анализа (тип и состояние грунтов, тип ландшафта, биогеохимическая провинция) они могут сопоставляться с такими

понятиями как «ландшафт», «экосистема», «геологическая формация», «инженерно-геологическая структура», «эколого-ресурсная провинция», а в зависимости от степени освоенности могут являться техногенными провинциями и/или природно-техногенными системами; 4) минерагенические провинции российской части АОКЗ имеют много общих черт как природно-климатических, так и геоэкологических, отличаясь в первую очередь степенью освоенности и, как следствие, эффектом воздействия на окружающую среду; 5) минерагеническим провинциям соответствуют региональные геохимические аномалии со средним содержанием элементов значительно превышающим их кларки в земной коре. Изучения в качестве объекта геохимического поля только месторождений оборачивается недоучетом влияния региональных геохимических полей, анализируемых только в каче- ^

стве фона для локальных аномалий. В ряде случаев этот фон по ряду элементов (в т.ч. токсичных) превышает ПДК. Это обстоятельство, а также возможность превышения пороговых критических параметров на геохимических барьерах обычно не учитывается при < оценке воздействия на окружающую среду инженерных объектов; 6) для геоэкологического изучения минерагенических провинций необходима разработка типовых факторов и последовательности анализа с учетом не только природных и техногенных условий, но прогнозируемых тенденций развития регионов.

Глава 4. Основные факторы, влияющие на степень трансформации среды севера Евразии при освоении минерально-сырьевых ресурсов.

Предлагаемые в главе факторы не несут всеохватывающий характер, а имеют целевую направленность и значимость каждого фактора зависит от особенностей анализируемого региона. В то же время, перечисленный набор факторов, по мнению автора, позво- ' ляет достаточно полно оценить существующую степень трансформации среды и обоснованно строить прогноз будущих сценариев развития регионов. ^

Степень освоенности территории относится к инвентаризационным оценочным параметрам, с которых должна, по мнению автора, начинаться процедура анализа. Фактор «степень освоенности» имеет двойственный характер, т.к. определяет не только степень нарушенное™ среды, но и сценарии будущих событий. При оценке степени освоенности территории надо учитывать плотность населения, тип расселения, виды хозяйственной деятельности, наличие инфраструктуры, ресурсов, в т.ч. и прогнозных и степень их изученности и подготовленности к хозяйственному освоению.

Средняя плотность населения России составляет 43.5 чел ./км2 и является экологически оптимальной (Лосев, 2001), плотность населения на Севере России колеблется от

7.8 до 2.5 чел./км2 (Economic Gegraphy.., 1999). В целом для Европейского Севера она составляет 3.5 чел./км2, для севера азиатской части России - 1 чел./км2. Большое значение имеет очаговый тип расселения (городское население составляет 74% - 92%). Наиболее заметно это в центральной части Кольского полуострова и районе промышленного центра Таймыро-Норильской провинции, являющихся зонами экологического кризиса. Подавляющее большинство северных городов пространственно приурочено к крупным водным артериям (Северная Двина, Печора, Обь, Лена, Енисей, Колыма), что позволяет автору рассматривать реки Севера как транзитные каналы промышленного загрязнения в Северный Ледовитый океан.

Наиболее характерной для северных территорий является эксплуатация минеральных и энергетических ресурсов. В отличие от фоновых видов хозяйственной деятельности, увеличивающих степень воздействия за счет наращивания вовлекаемых в оборот площадей, при эксплуатации минеральных ресурсов воздействие наращивается и в глубину, охватывая объемы недр сопоставимые по масштабам с рудно-магматическими системами. Процессы, наблюдаемые на разрабатываемых месторождениях, свидетельствуют о значительных изменениях геологической среды на большие глубины. По данным Ф.В. Котлова (1978) антропогенные воздействия на подземную гидросферу при эксплуатации нефтегазовых месторождений проникают до глубины 6-8 км. Учитывая наличие волноводов в земной коре на глубине 10-15 км, на такую же глубину, по мнению автора, можно прогнозировать и воздействие при отработке месторождений за счет изменения геодинамического режима блоков земной коры. При учете геоэкологических последствий эксплуатации минеральных ресурсов весомую роль играет временной фактор, особенно при трансформации подземных вод. В последний период (примерно 100 и менее лет), сформированные ранее гидрогеохимические поля претерпели коренное преобразование, геохимические последствия которых сопоставимы с процессами, приведшими эти поля к их естественному состоянию. Статистические данные распределения главных компонентов состава вод регионов Урала свидетельствуют об устойчивом функционировании резко трансформированных гидрохемогенных полей (Табаксблат, 1991). Наблюдается следующая тенденция: наиболее трансформированы (трансформация практически завершена) гидрогеохимические поля месторождений со сроком функционирования свыше 60 лет, наименее - со сроком до 30 лет). Те же характеристики присущи водам длительно разрабатываемых колчеданных месторождений. Сходные временные интервалы наблюдаются и по другим регионам: 1) практически полная трансформация как поверхностных, так и

подземных вод в результате отработки угольных месторождений в Донбасе произошла за 50 лет (Беседа и др., 1998); 2) на водосборах Новгородской области вследствие антропогенного воздействия поверхностные воды существенно преобразовались по своему составу, став по доминирующим ионам сульфатно-натриевыми с рН ниже 4.1-4.3, что активизирует процессы выщелачивания водовмещающих пород и сопровождается необратимыми изменениями гидрогеохимического режима подземных вод. Время трансформации 4050 лет (Злобина, Джамалов, 1998); 3) при изучении состава вод в центральной части Кольского полуострова (Музухина, Моисеенко, 1998) были обнаружены в поверхностных водах высокие концентрации ионных (лабильных) форм А1 (6 форм).

Таким образом, при сроках функционирования горнодобывающих предприятий 5060 лет (стандартные сроки работы ГОКов) происходит практически полная трансформация природных гидрогеохимических полей. Такие же временные интервалы отмечаются и при возникновении наведенной сейсмичности (гл.3).

Оценка состояния инфраструктуры вместе с плотностью населения и типами хозяйственной деятельности, в первую очередь, наличие дорог, нефтегазопроводов, водных артерий, портов позволяет перейти от инвентаризационных параметров к прогнозу и оценке тенденции развития территорий. Наибольшее значение имеет наличие каркаса путей сообщения или предпосылок к его созданию, что влияет на динамику освоения ресурсов, т.к. снижает уровень затрат.

Наличие минеральных и энергетических ресурсов определяет развитие регионов, их сходство и различие. Все северные территории относятся к единому Арктическому минерагеническому поясу и нефтегазоносному супербассейну и сопоставимы по запасам полезных ископаемых (100-500 тыс. долл./чел на территории Европейского Севера, более 500 тыс. долл./чел. для территории Сибири и 100-500 тыс. долл./чел. для территории севера Дальнего Востока, по данным Стафеева, 2002). Учитывая разницу в плотности населения между Европейским Севером и Сибирью можно считать эти цифры сопоставимыми.

Тем не менее, разница в плотности населения, созданной инфраструктуре, размерах территорий несомненно сказывается на тенденциях развития и выборе районов первоочередного освоения.

Тенденции развития. Прогноз геоэкологической обстановки северных регионов невозможен без анализа тенденций освоения минерально-сырьевых ресурсов. В проблеме минерально-сырьевых ресурсов есть несколько уровней анализа: глобальный, национальный (государственный) и региональный (местный).

Рост населения мирового сообщества определяет резкое увеличение потребностей в минеральном сырье и энергетических ресурсах (Рундквист, 1997). По прогнозу Международного энергетического агентства к 2010 году потребление первичных энергоносителей в мире увеличится на 47.66%. Т.е., без использования минерально-сырьевой базы России мировая экономика обойтись не сможет. Сегодня около 70% экспортных поступлений в бюджет прямо или косвенно связано с разработкой минерально-сырьевых ресурсов и развитие России в ближайшие десятилетия как минерально-сырьевой державы неизбежно.

На настоящий момент имеется дефицит запасов ряда полезных ископаемых (хром, марганец, олово, вольфрам, титан, цирконий, уран, бокситы и др.) и разведанными запасами недостаточно обеспечены добывающие предприятия, в первую очередь, в давно освоенных горнорудных районах (Заверткин и др., 2002). Вследствие перехода к рыночной экономике, полезные ископаемые, ранее числившиеся на государственном балансе, на 2060% списываются, как нерентабельные (РЬ, Си, Сг, Мп и др.). В результате изменения кондиций становится невыгодно брать руды полностью или использовать их комплексно. В итоге эксплуатируются только самые богатые их части с невысокой степенью комплексности добычи минерального сырья. Как следствие остаются только те запасы, которые долгое время добывать будет нерентабельно. При этом процент извлечения полезных ископаемых из недр и без пересчета кондиций был невысок (нефть - 33-35%; попутный газ - 46.5%; полиметаллы - 66.5%; апатит - 57.9%; барит - 60.7% и т.д.) (Арский и др., 1994). Таким образом, в ближайшие десятилетия основной упор будет делаться на эксплуатацию гигантских месторождений с высоким содержанием полезных ископаемых.

Перечисленные полезные ископаемые имеются в России в достаточном количестве, но они находятся либо в северных труднодоступных районах, либо в трудно перерабатываемых типах руд. В связи с создавшимся положением резко возрастает роль северных территорий с их уникальными месторождениями меди, никеля, золота, серебра, платины, редких металлов, железа, апатита, редких земель, алмазов, углеводородов на шельфе и др. В первую очередь это относится к Европейскому Северу, где выявлены новые районы, перспективные на золото, платиноиды и алмазы, нефть и др.

Проведенный анализ позволяет автору сделать следующие выводы: 1) на глобальном уровне: а) развитие России, независимо от ситуации, потребует максимального использования минерально-сырьевых ресурсов; б) особое значение приобретают гигантские месторождения с богатым содержанием полезных компонентов; 2) на национальном

уровне: а) резко возрастает роль северных территорий Ь рдаРЙУК^ЯШ^ЛВи?0 гейского

БИБЛИОТЕКА

I С.Петербург

5 ОЭ МО мог

Севера; б) освоение месторождений углеводородного сырья на Арктическом шельфе является важным элементом государственной стратегии развития российской экономики и в эти регионы сместится центр добычи нефти и газа; в) Европейский Север характеризуется относительно развитой инфраструктурой (дороги, морские порты), наличием трудового и интеллектуального потенциала, центров традиционной горнодобывающей и перерабатывающей промышленности (Мурманская область, Республика Коми, Северный Урал), близостью регионов потребителей (Москва, Санкт-Петербург, Урал).

Первоочередными объектами для региональных геолого-геофизических исследований определены следующие минерально-сырьевые решены: Кольско-Баренцевоморский, Тимано-Печорский, Полярноуральско-Карский, Норильско-Таймырский, Енисейский, Байкало-Патомский, Сихотеалинско-Сахалинский, Среднерусский (данные ВНИИГеофи-зика). Т.е. приоритет отдан освоению месторождений северных территорий.

Природной тенденцией изменения условий функционирования геологической среды северных регионов является процесс глобального потепления. Последствия влияния этого процесса на ГС следующие: увеличение скорости денудационных процессов (заболачивание, термокарст, абразия берегов, плоскостной смыв и т.п.); изменение русел рек, аккумуляция донных отложений и дельтовых комплексов; изменение конфигурации и характера береговой линии («демпфера отрицательных воздействий»); изменение гидрологического режима подземных вод и зон аэрации пресных и минерализованных вод; увеличение выноса твердых взвешенных частиц (твердый сток). Последнее обстоятельство имеет немаловажное значение при планируемых прокладках нефте- и газопроводов по дну морей (например Штокмановское месторождение в Баренцевом море).

Региональные тенденции развития более подробно рассмотрены в гл. 5 при проведении районирования Севера Евразии по комплексу признаков.

Тип минерагенической провинции объединяет первые два и последующие факторы анализа, т.к. определяет не только что и как будет эксплуатироваться (степень изученности и тенденции развития), но и последствия эксплуатации минерального сырья в зависимости от конкретных условий региона.

Минерагенические провинции региона характеризуются: а) комплексностью; б) глубинными рудо- и магмогенерирующими системами; в) широким развитием редкоземельных и редкометальных месторождений; г) пространственно большинство провинций находится в непосредственной близости от шельфа арктических морей, а ряд редкОзе-

-земельных и редкометалышх россыпных месторождений и нефтегазоносных провинций -

непосредственно на шельфе.

На глобальном уровне выделяются следующие надпорядковые минерагенические таксоны: 1) древние платформы с широко развитыми плутоническим формациями, которым присущ типичный комплекс полезных ископаемых: медно-никелевые и платиносо-держащие руды, алмазы, апатит (Восточно-Европейская и Сибирская). Мощный осадочный чехол определяет перспективы платформ, в первую очередь, на нефть и газ; 2) молодые плиты (Западно-Сибирская) и окраинно-материковые плиты (Баренцево-Карская, Лаптевская, Новосибирско-Чукотская, Восточно-Сибирская) вмещающие в себя крупные нефтегазовые месторождения; 3) складчатые области (Таймыро- Североземельская, Ура-ло-Новоземельская, Верхояно-Новосибирская) с присущими им наборами рудных формаций; 4) переходные зоны шириной 50-80 км на сочленении орогенов с шельфовыми прогибами, к которым приурочены россыпные концентрации золота, кассетерита, алмазов, циркона, ильменита.

Геодинамический режим. Наиболее важные в промышленном отношении рудоносные структуры располагаются на стыке Арктического циркумполярного пояса и субмеридиональных планетарных и трансрегиональных складчатых поясов - Атлантического, Монголо-Уральского, Тихоокеанского, Алдано-Гренландского. Таким образом, территория в минерагеническом отношении представляет «решетку» пересекающихся рудных поясов.

Арктические регионы, особенно прибрежные и шельфовые территории, характеризуются активными проявлениями новейших и современных тектонических движений, связанных с сочетанием субвертикальных блоковых и субгоризонтальных движений (гл. 2). Наличие многолетнемерзлых пород с незначительными глубинами сезонного протаи-вания, определяют напряженное состояние пород вечномерзлой зоны, обусловленное суммарным воздействием тектонических сил, экзогенных процессов и сезонно изменяющихся температурных воздействий.

Анализ геодинамического режима континентальной части территории показал, что большинство провинций расположены в зонах влияния активных геодинамических систем первого порядка: Карело-Кольская - Скандинавская геодинамическая система; Кани-но-Тиманская и Пайхойско-Новоземельская - Уральская; Архангельская алмазоносная -зона сопряжения смежных Скандинавской и Уральской систем; Западная Сибирь - поле влияния области коллизии Индийской и Евроазиатской плит; Североземельско- Таймыр-

ская, Быррангская, Таймыро-Норильская, Котуй-Маймеченская, Анабарская; Якутская -зона сочленения Евроазиатской и Северо-Американской литосферных плит; Верхоянская, Яно-Чукотская и Корякско-Камчатская - планетарная зона сжатия. Таким образом, по мнению автора, большинство минерагенических провинций находятся в геодинамически неустойчивом состоянии и их эксплуатация будет сопровождаться возникновением наведенной сейсмичности, подтоком глубинных газов и флюидов и возникновением наведенных магнитотеллурических токов.

В результате внешнего воздействия Арктической геодинамической системы и систем более низкого ранга возникает сложная картина напряжений, которую необходимо учитывать при проектировании масштабных горных работ.

Тип сочленения геологических структур помимо металлогенического аспекта имеет и геоэкологический: от его строения, степени раздробленности, проработки зависит проницаемость шовных зон и блоков земной коры, характер распределения и миграция элементов, в т.ч. и загрязняющих веществ. Наиболее крупными являются зоны сочленения литосферных плит, геодинамических систем и крупных геологических структур (платформ, плит, орогенов). Первые два типа более подробно рассмотрены в гл.2.

Проведенный автором анализ строения типов сочленения показал, что наибольшую геоэкологическую опасность представляют краевые чешуйчато-надвиговые и краевые сбросо-сдвиговые зоны с горизонтальной осью симметрии, наименьшую - узловые сочленения с вертикальной осью симметрии. В первом случае наблюдается как латеральная, так и вертикальная миграция загрязняющих элементов, глубинных газов и флюидов, во-втором - доминирующим будет локальное загрязнение, приуроченное к периферии узловых сочленений, особенно к узлам пересечения с радиальными разломами. Зоны сочленения являются областями реализации накопленного средой сейсмотектонического потенциала, т.е. местами возможного возникновения очагов землетрясений. На территории Арктического сегмента наиболее детально изучена зона сочленения литосферных плит и Скандинавской геодинамической системы с Русской плитой (гл. 2). Как уже отмечалось (КШтоу, 2002), существующая ныне сеть телеметрических отечественных и зарубежных станций не удовлетворительна для детального изучения узловых фрагментов сейсмоактивных зон, к тому же практически не изучены территории платформ. Автор предполагает по косвенным данным о наличии пояса сейсмичности и активизированных структур земной коры вдоль побережья Российской Арктики (гл. 2).

Немаловажное значение имеет зона сочленения океан-суша, особенно при освоении минерального сырья как динамичный приемник (демпфер отрицательных воздействий), отделяющий основную часть акватории от неблагоприятных воздействий населенной суши и как геодинамичпеская граница.

Трансформация вещественных, энергетических потоков ГС. Для Арктического сегмента земной коры существуют две основных группы противоположных вещественных и энергетических потоков: направленная от пограничных орогенов к центру сегмента и компенсационный подток глубинного вещества от центра в области сноса. Действием этих двух групп факторов обусловлена концентрически зональная структура зон осадко-накопления и глубинного строения Арктического сегмента. В первом случае происходит трансформация вещественных потоков: на суше - от денудационных процессов (орогены) до аккумуляции и вторичной денудации на континентальных равнинах; в акватории СЛО - по гидравлической крупности осадков (от 106 до 0.05 мм/с) от побережья к глубоководным котловинам. Соответственно меняются: гранулометрический тип и минеральный состав осадков и их сорбционная способность, геохимическая обстановка, скорость осадко-накопления и, как следствие закономерности распространения и осаждения загрязняющих веществ, выносимых с суши. При этом наиболее крупная трансформация вещества происходит в зоне перехода суша-море («маргинальный фильтр» по А.П. Лисицину), где до 90% твердого стока с суши осаждается лавинно. Во-втором случае, глубинный поток энергии и вещества формирует динамические зоны, выражающие различный режим и направление глубинных процессов и характеризующиеся разным типом земной коры (гл. 2). Этот же поток формирует межплитную и циркумполярную внутриплитную сейсмичность, циркумполярную структуру теплового потока, наличие полосы районов, испытывающих современное воздымание вдоль побережья Евразии (гл. 2), и являющихся районами сноса осадочного материала в прилегающие акватории.

На более низком уровне большое значение имеют: форланды каледонского фронта Фенноскандии и герцинского Урала; рифты, включая палеорифты; деформации, связанные со сдвигами (трансблоковые зоны, особенно характерные для севера ВосточноЕвропейской платформы); изолированные деформации и системы деформаций; планетарная сеть разломов (Чистова, Кутинов, 1999). При этом наблюдаются не только латеральные напряжения, достигающие порядка 70 МПА (Кропоткин и др., 1987), но и глобальные изменения характера электромагнитных полей (Чистова, Кутинов, 1999).

Минерагенические провинции, как объекты геоэкологического анализа (гл.З) - являются каналами тепло,- массопереноса от подошвы литосферы до верхних слоев земной коры: глубинность образования кимберлитов достигает 120 км; вертикальная протяженность медно-порфировых систем оценивается в 10-12 км при еще более глубоких магматических очагах; изначально несмесимая сульфидная жидкость медно-никелевых руд Норильского района обособилась, предположительно, на глубине 70-100 км (Дюжюсов и др., 1988); не меньшие глубины имеют расслоенные основные- ультраосновные плутоны, ультраосновные щелочные магматические комплексы с карбонатитами, анарогенные оловоносные гранитные массивы, приуроченные к «горячим» точкам (Додин и др., 1985). Минерагенические провинции относятся к сложным открытым системам, в которых нередки катастрофические исходы, так как критические состояния у них чувствительны даже к небольшим возмущениям. Таким образом, границы минерагенических провинций, как зоны максимальных потенциалов и градиентов являются первоочередными объектами для геолого-геофизического мониторинга. Тесная связь минерагенических провинций с зонами сочленения геологических структур, как каналами вертикальной и латеральной миграции, характеризующимися в большинстве случаев повышенной анизотропией свойств как по простиранию, так и по падению диктует необходимость их тщательного учета.

Таким образом, выделены основные факторы, влияющие на степень трансформации среды севера Евразии при освоении минерально-сырьевых ресурсов: степень освоенности территории; тенденции развития; тип минерагенической провинции; геодинамический режим; тип сочленения геологических структур; трансформация вещественных и энергетических потоков ГС (4-ое защищаемое положение), анализ которых позволяет провести районирование территории Севера Евразии не только по характеру природных геоэкологических трендов (1-ое и 2-ое защищаемые положения), но и с учетом антропогенного воздействия на окружающую среду.

Глава 5. Районирование Севера Евразии по комплексу признаков.

В данной главе обосновывается пятое защищаемое положение. Выше было, показано различие как природное, так и по степени техногенной трансформации окружающей среды регионов Севера Евразии России.

Достаточно отчетливо проявляются различия между Западной и Восточной Арктикой как в геологическом строении, современной геодинамике, так и в тенденциях экономического развития и, как следствие, в экологии. Сопоставление напряженно-

деформированного состояния Евроазиатской литосферной плиты и составляющих вариаций геомагнитного поля указывает на их различный характер и существование зоны раздела, проходящей по Уралу (Кутинов, 2002), что говорит о разнице в геодинамическом состоянии всей текгоносферы, и совпадает с различиями в характере техногенной активизации земной коры Восточно-Европейской и Сибирской платформ (гл. 3). Зона разграничения этих двух областей выражена и геоморфологически. В европейской части платформенной области ее юго-западные и, частично, юго-восточные границы почти на всем протяжении проходят по обращенным к морю флангам орогенных сооружений - Скандинавских гор, блоковых поднятий Кольского п-ва, Тимано-Печорской и Полярно-Уральской систем. В Сибирской части характер ограничений меняется на пояс погружений, охватывающий южную часть Карского моря, Енисей-Хатангскую систему и южную часть моря Лаптевых. Следствием этих геоморфологических различий является большая величина

> механической денудации реками Европейского Севера (Северная Двина - 15.7 т/км2*год, Печора - 14.2 т/км2*год) по сравнению с реками Сибири (Обь - 5.5 т/км2*год, Енисей -5.5 т/км2*год, Лена - 4.7 т/км2*год) (Моря Советской Арктики.., 1984).

Проведенный автором анализ физического состояния среды показал повышенную освоенность материковой части Европейского Севера. Значительный уровень трансформации достигнут вследствие развития лесозаготовок, переработки древесины и создания предприятий горнодобывающей промышленности и урбанизированных зон. Эти нагрузки привели к преобразованию естественных ландшафтов и возникновению критических экологических ситуаций (Мончегорск, Никель, Заполярный). В целом, нарушенные земли на

1 территории Европейского Севера широко распространены. Горная промышленность Мурманской области и Республики Карелия достаточно широко освещена в литературе. Открытие Федорово-Панского малосульфидного платинометального месторождения, с

учетом близости последнего к Имандровскому платиносодержащему ванадий-титан-хромитовому, Мончегорскому платиноидно-медно-никелевому, Сопчинскому платиносодержащему хромитовому и горы Генеральской мальсульфидному платинометальному месторождениям дает основание считать, что на Кольском полуострове может быть создана новая комплексная (Си, М, Сг, "Л, V) минерально-сырьевая база платинодобычи (Арктика на пороге.., 2000). Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция является третьей после Западной Сибири и Урало-Поволжского региона по начальным суммарным ресурсам (нефть - 13.76 млрд. т, конденсат - 352.9 трлн. т, свободный газ - 2.44 трлн. м3, растворенный газ - 1.06 трлн.м3) (Боровинских, 1998). На территории провинции открыто 200

промышленных месторождений, разрабатывается 26 месторождений нефти, 3 - газа и конденсата, 9 смешанных. Здесь же функционирует Печорский угольный бассейн, начато строительство Среднетиманского бокситового рудника и освоение Ярегского месторождения нефти и титановых руд, идет разработка Хойлинского месторождения баритов, освоение Парнокского месторождения марганцевых руд, увеличился объем добычи кварцевого сырья на Приполярном Урале, разведаны запасы россыпного, выявлены и подготовлены запасы коренного золота (Кожимская группа месторождений, Левминская зона на Приполярном Урале, Полярноуральская зона) и т.д. (Юшкин, Бурцев, 2002). Практически не освоены месторождения Архангельской области. Но, в связи с ожидаемым освоением месторождений алмазов им. М.В. Ломоносова (ввод в эксплуатацию планируется в 2004 г., выход на проектную мощность - в 2005 г.; закончен подсчет запасов по трубке им. В.П. Гриба), возможностью обнаружения нефти и газа в Мезенской синеклизе (региональные работы уже ведутся), началом геологоразведочных работ на Архипелаге Новая Земля и т.п., остальные малоосвоенные территории будут находиться на стадии пионерного освоения, постепенно сливаясь в единый пояс трансформированной среды от Кольского полуострова до Полярного Урала. Особенностью региона является одновременная разработка нефтегазовых бассейнов и месторождений твердых полезных ископаемых. Развертывающиеся работы на нефть и газ на территории Мезенской и севера Московской синеклиз, в случае обнаружения нефти также внесут свой вклад в геоэкологическую обстановку в регионе (добыча нефти и газа из зоны тундры будет перенесена в северную тайгу). При этом меняется и сам характер поисковых и разведочных работ, т.к. при поисках нефти и газа упор в первую очередь делается на сейсморазведочные работы (70 до 95% объемов геофизических работ) и глубокое бурение.

Складывающуюся под воздействием техногенного прессинга экологическую обстановку на Европейском Севере объединяет наличие одних и тех же (или однородных) источников экологической опасности или общего природного ресурса. Общими источниками экологической опасности являются (Миняев, 2000): 1- ядерная энергетика (Северный ВМФ, Атомфлот, судостроительные предприятия в Северодвинске, Мурманской области, полигон на Новой Земли); 2- ракетно-космическая деятельность (космодром «Плесецк», полигон «Ненокса»); 3- лесохимическое производство ; 4- транспортная инфраструктура. Общими ресурсами являются: 1- биоресурсы Баренцева моря; 2- биоресурсы Белого моря; 3- водные и биологические ресурсы Сев. Двины, Мезени, Печоры; 4-месторождения твердых полезных ископаемых; 5- месторождения углеводородного сы-

рья; 6- л есные ресурсы.

Общей транспортной артерией северных территорий является Северный морской путь, внутри регионов - судоходные реки. Достаточно четко видно различие между территорий Европейского Севера и остальной частью северных территорий России. На Европейском Севере выделяются 4 основные транспортные магистрали: 1 - Санкт-Петербург-Вологда- Котлас - Микунь с ответвлениями радиального уровня; 2 - Санкт-Петербург - Петрозаводск - Мурманск; 3 - Коноша - Архангельск; 4 - Микунь - Ухта -Печора - Воркута и создается единый транспортный каркас: строится магистраль «Бел-комур», соединяющая гг. Сыктывкар и Архангельск; продолжается строительство ж.д. Усинск - Нарьян-Мар, рассматриваются варианты строительства ж.д. от ст. Хальмер-Ю до Байдарацкой губы и от г. Сургут до бухты Индига, разрабатывается проект Северного транспортного коридора (автодорога) Пермь-Сыкгывкар-Карпогоры-Санкт-Петербург-Оолу (Финляндия). В Сибири - это Транссибирская магистраль, проходящая по более южным районам с проектируемыми меридиональными ответвлениями.

Значение имеет и население соседних территорий, и соответствующие им типы хозяйствования. Европейский Север России граничит с Европейским центром дестабилизации окружающей среды, на территории которого имеет место скачок плотности населения по крайней мере на порядок (Лосев, 2001). Западная и Восточная Сибирь граничат с Монголией и Казахстаном, которые пространственно отделяют эти территории от густонаселенных Китая, Киргизии и Таджикистана. Следствием этих особенностей является повышенный трансграничный перенос загрязняющих веществ из индустриально развитых районов Центральной Европы на территории Европейского Севера России. В целом, Европа является крупнейшим в мире регионом эмиссии углекислого газа (50% глобальной эмиссии) (Лосев, 2001), в отличие от Казахстана и Монголии. Примерно такое же соотношение имеют и остальные атмосферные поллютанты (двуокись серы, окись азота и др.). Вклад Европейского региона в концентрацию двуокиси серы в Северной Атлантике и Арктике составляет 50%, для Сибири и Дальнего Востока этот вклад оценивается в 525% (Europe's environment.., 1995).

Таким образом, выделяется весь Европейский Север, как территория интенсивного освоения минеральных ресурсов с тенденцией слияния в единый ареал трансформации среды от Кольского полуострова до Полярного Урала включительно (рис.1., рис.2.).

Западно-Сибирская провинция по запасам углеводородного сырья занимает особое место во всей Арктике (гигантские месторождения природного газа - Уренгойское, Ям-

бургское, Северо-Уренгойское, Бованенковское, Заполярное, Русское, Суторминское, Ха-расавэйское и др.). Ее территория представляет собой пример пионерного освоения, связанного с добычей нефти и газа. За последние 40 лет масштабы хозяйственной деятельности настолько возросли, что вызвали коренные трансформации среды, в первую очередь возле эксплуатируемых месторождений. Была создана густая сеть транспортных коммуникаций, связывающая между собой отдельные месторождения и узлы урбанизации. Тем самым были нарушены естественные условия функционирования экосистем на больших территориях. В ходе освоения Западной Сибири крупные массивы земель подверглись воздействию негативных процессов: эрозии, дефляции, заболачивания. Существует тенденция уплотнения линейно-очаговых систем с образованием сплошных ареалов, но еще остаются огромные массивы ненарушенных земель вне основной субмеридиональной зоны добычи нефти и газа. К тому же основная тяжесть антропогенного воздействия приходится непосредственно на районы месторождений и газо - нефтепроводы. Западно- Си- ? бирская плита характеризуется более пластичной литосферой (гл. 2) и, как следствие, особым напряженно-деформированным состоянием земной коры.

Природная среда северных районов Восточной Сибири и Дальнего Востока в целом довольно слабо трансформирована. Здесь преобладает очаговая система освоения с редкими линейными коммуникациями. Длительное развитие традиционных отраслей хозяйствования не оказало радикального воздействия на биосферу территории. Значительная их часть вполне может претендовать на включение в категорию «участков нетронутой природы». Хозяйственная деятельность сосредоточена в отдельных очагах горнодобывающей промышленности и металлургии. В первую очередь это Норильск с его горно- ' металлургическим комбинатом - основным источником загрязнения среды на севере Сибири, и районы добычи драгоценных металлов (Усть-Нера, Кулар) и алмазов (Удачный-Айхал) в Якутии и др. Вряд ли существующая ситуация радикально изменится в ближайшие десятилетия.

Острова и архипелаги Арктики можно рассматривать как практически неосвоенные территории, т.е. своего рода естественные заповедники. Вся хозяйственная деятельность в островной Арктике сосредоточена на побережье (метеостанции, научные стационары, перевалочные базы воздушного и морского транспорта). Существенный фактор антропогенного влияния в этих условиях - механическое загрязнение, размеры которого непрерывно возрастают из-за однонаправленного характера грузопотока (только ввоз). Исклю-

чение составляют остров Колгуев, где начата добыча нефти, о-ва Ляховские (россыпные месторождения олова) и о-в Большевик (месторождения золота).

В связи с планируемым освоением нефтегазовых месторождений на шельфе арктических морей, ситуация может коренным образом измениться уже в ближайшие годы (ввод в эксплуатацию месторождений Приразломное и Штокмановское). В Арктических морях России открыты 16 месторождений, принадлежащих пространственно сближенным осадочным бассейнам: морскому продолжению Тимано-Печорского, югу Восточно- Ба-ренцевского и Южно-Карскому (Шипилов, 2002). В целом прогнозные ресурсы углеводородов оцениваются более чем в 100 млрд.т в нефтяном эквиваленте (Арктика на пороге.., 2000). Разведанные балансовые запасы на 01.01. 93 г. составляли 3.175 млрд.т нефти и конденсата, 3.871 трлн. м3 газа. В составе провинции высока доля месторождений-гигантов: Штокмановское (2.8 трлн. мЗ), Русановское и Ленинградское. Последствия эксплуатации морских месторождений углеводородов рассмотрены в гл. 3 на примере месторождений Штокмановское и Экофиск. Обращает на себя внимание пространственная близость нефтегазовых месторождений к ядерному полигону Новая Земля. Возможность возникновения наведенной сейсмичности, вихревых магнитотеллурических токов и просадки слоев позволяет прогнозировать и возможность возникновения вторичного загрязнения морских вод погребенными в донных осадках радионуклидами (коллоидная форма переноса). Кроме того, намечаются некоторые специфические черты в характере размещения месторождений углеводородов шельфа арктических морей (Шипилов, 2002): если на суше триасовые отложения содержат как нефтяные, так и газовые месторождения (Ти-мано-Печорский бассейн), то в пределах шельфа эти отложения - преимущественно газоносные. Такая же закономерность наблюдается и в юрских комплексах: Западная Сибирь - они перспективны на нефть и газ, газоконденсатные на Ямале (переход к ЮжноКарскому бассейну и Южно-Баренцевский бассейн), уникальные газовые месторождения в Южно-Карском бассейне. Увеличение доли газовых месторождений позволяет говорить о повышенном источнике опасности при освоении шельфа. Как указывалось выше (гл. 4), перенос загрязнения при добыче полезных ископаемых здесь приобретает трансграничный характер.

Таким образом, по степени существующей и прогнозируемой трансформации ГС выделены территории: а) интенсивного освоения минеральных ресурсов с тенденцией слияния в единый ареал трансформации среды (Европейский Север); б) пионерного (кустового) освоения с тенденцией уплотнения линейно-очаговых сис-

тем и образования сплошных ареалов трансформации (Западная Сибирь); в) слабо освоенные с очаговым характером трансформации ( Восточная Сибирь и Дальний Восток); г) практически ие освоенные с тенденцией трансформации побережий (арктические острова и архипелаги); д) интенсивного антропогенного прессинга в ближайшее время (шельф арктических морей). В каждой из выделенных территорий требуется создание регионального блока единой системы геолого-геофизического мониторинга для достижения минимального ущерба окружающей среде (пятое защищаемое положение).(рис.2.).

СХЕМА РАЙОНИРОВАНИЯ АРКТИЧЕСКОГО СЕГМШГА ЗВЯОЙКОРЫ

Осиипи фцгом

Стдегттршлтпкферы. Гмяпшпмшйрежш.

Геаиорфоит. 1 " ' Клип (■шшниыЩ

Геоэкологические структуры

__________-Д,________

Аркгпеснй сегмент земвой коры

оаределюпле

Стмьжиепоеп

гертго^шк, тн ыш{ЖГе-

■песпЛцювцп,

ест етитлуц геадии-млеспй режжм. -фшсфо-рмщн вещеспепш ■ жртгтпескядогоиа,

Рис.2. Схема районирования Арктического сегмента земной коры. (* - детально не рассматривалась).

В данный момент на севере России сеть опорного наземного мониторинга практически отсутствует. В то же время пространственно-временная изменчивость параметров, определяющих состояние природных экосистем, чрезвычайно высока. Учитывая огромные площади труднодоступных территорий, своевременный и эффективный контроль за их состоянием возможен только на основе космических методов исследований при минимуме наземных сопутствующих работ. Правильное и эффективное использование данных о состоянии экосистем Севера затруднено из-за разобщенности систем сбора и обработки

информации, и отсутствия единой методики их интерпретации и совместного использования. Как показали исследования в рамках международного космического эксперимента ГЕОС-ПРОГРЕСС, невозможно корректно сопоставить информацию, полученную на полигонах России, с данными других стран, и в результате трудно противодействовать развитию опасных экологических процессов. Для решения этой задачи необходимо создание единой многофакторной и многоуровенной унифицированной комплексной модели управления процессами природопользования на Севере в рамках единой геосистемы.

Основной трудностью при разработке систем мониторинга суши и прилегающих акваторий является моделирование и прогноз состояния объектов среды и разработка адекватных методов регистрации информативных параметров физико-химических полей. Самой важной и обычно самой трудной задачей исследований является нахождение правильной взаимосвязи между характеристиками, поддающимися наблюдению, и параметрами состояния природной среды. Если эта взаимосвязь неизвестна или неоднозначна, то достичь правильного перехода от данных наблюдений и/или регистрируемых параметров к параметрам состояния среды чрезвычайно сложно. Поэтому при решении природно-ресурсных и экологических задач на исследуемой территории предлагается следующие основные этапы типовой технологии: 1) разработка исходных данных по строению, составу и пространственному положению объектов наблюдений; 2) разработка данных по информативным полям объектов контроля, используемым для решения поставленных задач (ориентировочных данных); 3) разработка требований к методам и средствам получения информации; 4) корректировка моделей объектов (в глобальном, региональном и локальном масштабах); 5) важнейшей составной частью должна быть разработка требований к методам, технологии и программному обеспечению.

За основу может быть принята структура данных, разработанная автором в рамках международного космического эксперимента ГЕОС-ПРОГРЕСС (ныне С КМ «Север), которая была согласована с ведущими научными природоохранными институтами России: ИГ РАН, ВНИИГеосистем, Международным институтом леса, Институтом мониторинга земельных ресурсов, ИЭМЕЖ РАН, Институтом водных проблем РАН и др. Исходная информация должна состоять из следующих блоков: 1. Общая характеристика территории исследований; 2. Природно-экономическая характеристика территории; 3. Природные ресурсы территории; 4. Опасные природные процессы и явления; 5. Геотехнические системы (система «Природная среда - инженерные сооружения»); 6. Антропогенные нарушения и природно-антропогенные процессы; 7. Инженерно- физические характеристики

территории. Данные представлены в табличной форме и являются аналогом топологической структуры ГИС, где информация представляет собой набор связанных таблиц. Полученные данные, в целом характеризуют окружающую среду региона по качественным и, частично, количественным показателям. Для характеристики пространственно-временных показателей необходимо переходить к составлению картографического материала в цифровой форме.

Для проведения систематических наблюдений за быстротекущими процессами необходимо создание сети региональных центров приема спутниковой информации в режиме реального времени. Актуальным является и создание арктической сети сейсмического мониторинга, т.к. существующая на настоящий момент сеть недостаточна для изучения узловых участков сейсмоактивных зон, особенно территории Севера Евразии (Кийпоу, 2002). Учитывая наличие сейсмоактивного пояса вдоль побережья Российской Арктики (гл.З) и возможные последствия отработки нефтегазовых шельфовых месторождений (гл.З), при размещении телеметрических станций необходимо учитывать не только геодинамической фактор, но и перспективы промышленного освоения регионов. Пункты наблюдений должны иметь цифровые магнитовариационные и метеостанции, а также ОРв-станции субмиллиметровой точности по горизонтальной и вертикальной составляющей.

Первоочередными объектами мониторинга являются: 1. Минерагенические провинции; 2. Нефтегазоносные бассейны; 3. Зоны смешения морских и пресных вод (маргинальные фильтры); 4. Желоба на дне акваторий северных морей.

Учитывая выделенные в результате районирования регионы, можно предложить следующие варианты мониторинга среды (помимо общих подходов изложенных выше). Для Европейского Севера !фоме мониторинга тяжелых металлов, необходимо исследование поведения и особенностей миграции стойких органических загрязнителей, связанных с лесохимической промышленностью. Большинство крупных рек Европейского Севера характеризуется высокой долей природных органических веществ и сравнительно невысоким качеством вод, а также тем, что часть водосборных бассейнов приходится на районы с развитым сельским хозяйством и промышленностью, что обеспечивает трансграничный перенос водами поллютантов. Следовательно необходимо создание общей комплексной сети постов наблюдений для всего Европейского Севера России.

Для Западной Сибири наиболее актуально развитие методов мониторинга за состоянием магистральных трубопроводов. В целом на территории России действует система магистральных трубопроводов общей протяженностью более 200 тыс. км, более поло-

вины из которых находятся в эксплуатации 25-35 лет и являются источниками повышенной экологической опасности. Только с 1991 по 2000 г. на территории России произошло свыше 300 серьезных аварий, значительная часть из которых связана с электрохимической коррозией, коррозионным растрескиванием под напряжением и микробиологической коррозией (Алейников и др., 2002). Вторым направлением является создание системы инженерно-геокриологического мониторинга на территории месторождений.

На территории Восточной Сибири и Чукотки необходим мониторинг Норильского промышленного узла и разрабатываемых месторождений полезных ископаемых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Данная диссертация посвящена решению проблемы разработки научно-методических основ геоэкологического районирования Арктического сегмента земной коры (в первую очередь северных территорий России) для рационального освоения минеральных и топливно-энергетических ресурсов.

Автор считает, что при проведение районирования крупных территорий на основе геоэкологического анализа необходимо переходить к «геоэкологическим структурам» -как к универсальным таксонам (понятиям) геоэкологического пространства. Под «геоэкологическими структурами» предлагается понимать закономерно организованные по латерали и вертикали части геологической среды, сформированные и эволюционирующие под действием определенных природных и техногенных процессов, и однородные по геологическим и экологическим свойствам и структуре. При этом необходимо рассматривать два принципиальных типа параметров: региональные (геологические, геодинамические) и зональные (климатические). Основные параметры выделения (обособления) на глобальном уровне: 1) организация (структура текгоносферы); 2) глобальный характер техногенного развития.

Использование этих принципов позволило автору выделить следующие геоэкологические структуры: 1 - Арктический сегмент земной коры; 2- Арктическую окраинно-континентальную зону; 3- Евроазиатскую и Амеразийскую ветви этой зоны, и дать их геоэкологические характеристики. Доказано, что: 1) Арктический сегмент земной коры является глобальной надпорядковой геоэкологической структурой, границы которой совпадают с границами Арктической геодепрессии; 2) в рамках вышеуказанных границ Арктический сегмент можно рассматривать как единую саморазвивающуюся и саморегули-рущуюся тектоническую систему глобального масштаба с определенными системными свойствами; 3) для геоэкологии основное значение имеют: наличие центральной симмет-

рии (вся система глубинных процессов имеет центральную симметрию, которая находит доминирующее отражение в строении земной коры и определяет общий ход поверхностных преобразований Арктического сегмента); 4) циркумполярной зональности подчинены практически все свойства Арктического сегмента как системы: минерагения, сейсмичность, закономерности седиментогенеза и переноса ЗВ; напряженно-деформированное состояние земной коры; 5) в пределах АОКЗ выделяются единые: нефтегазоносный и ми-нерагенический пояса, пояс внутриплитной сейсмичности и глобальный эколого-геохимический пояс; 6) под Евроазиатской ветвью АОКЗ понимается вся Арктическая зона России, южная граница которой совпадает с границей АОКЗ. Ее специфическими чертами является наличие: в пределах шельфа зоны современных воздыманий и в континентальной части пояса глубинных структур конформных береговой линии и совпадающих с поясом повышенной сейсмичности.

Автором в качестве основной (элементарной) единицы геоэкологического анализа предложена и обоснована минерагеническая провинция, под которой понимается не только совокупность пространственно-сближенных месторождений, но и рудообразую-щая система, сформировавшая данный таксон. В результате анализа минерагенических провинций севера России показано, что они имеют много общих черт как природно-климатического (ММП, тип гидрологического режима, геодинамика, характер биоты и т.д.), так и геоэкологических (ряд загрязняющих микроэлементов, тип техногенной дестабилизации), отличаясь в первую очередь степенью освоенности и, как следствие, эффектом воздействия на окружающую среду.

Определены и обоснованы основные факторы, влияющие на степень трансформации среды севера Евразии при освоении минерально-сырьевых ресурсов и при их анализе сделаны следующие выводы: 1) минерально-сырьевой потенциал Арктического сегмента земной коры имеет большое значение для мирового хозяйства; 2) минерагенические провинции региона характеризуются: а) комплексным характером; б) глубинными рудо- и магмогенерирующими системами; в) широким развитием редкоземельных и редкоме-тальных месторождений; 3) пространственно большинство провинций находится в непосредственной близости от шельфа арктических морей, а ряд редкоземельных и редкоме-тальных россыпных месторождений и нефтегазоносных провинций - непосредственно на шельфе; 4) генетически минерагенические провинции связаны с зонами сочленения крупных структурных элементов земной коры. Последние (зоны сочленения) являются каналами тепло- массо- и энергопереноса и проницаемыми структурами вертикальной и лате-

ральной миграции как загрязняющих веществ, так и глубинных газов и флюидов; 5) анализ тенденций развития территории показывает, что он неизбежно будет вовлечен в хозяйственную деятельность в ближайшее время, причем основная тяжесть антропогенного прессинга придется на Европейский Север; 6) наблюдается тенденция убывания степени воздействия на окружающую среду с Запада на Восток, что позволило выделить территории, характеризующиеся едиными Тенденциями развития экологической обстановки; 7) в каждой из выделенных территорий требуется создание региональных блоков единой системы геолого-геофизического мониторинга для достижения минимального ущерба окружающей среде. В данной работе сформулированы общие подходы и предложены варианты мониторинга среды.

Подытоживая вышеизложенное, можно отметить, что при сохранении существующих тенденций весьма реален перевод Арктических регионов уже в 21 веке в один из основных источников геоэкологической опасности со сложно предсказуемыми последствиями. Автор надеется, что разработанные в данном исследовании методологические и концептуальные основы геоэкологического анализа северных территорий, послужат основой для создания программы развития Арктических регионов и позволят избежать практического подтверждения достаточно «мрачного» прогноза, изложенного выше.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

l.O структурно-тектоническом контроле эксплозивных тел Зимнего берега по данным аэроэлектроразведки //Изв. вузов. Геол. и разведка, 1991, № 6. С.118-121.

2.Ролъ систем разломов в формировании тектонических структур севера Русской плиты и размещении платформенного магматизма //Геология и полезные ископаемые севера Европейской части СССР. Архангельск. 1991. С. 23-33.

3.Некоторые аспекты геоинформационного обеспечения экологических исследований //Информационные продукты, процессы и технологии. Матер, междунар. конферен. М., ВИНИТИ РАН, 1995. С. 81-85. (в соавторстве с Чистовой З.Б.)

4.The pollutions of the Environmental in Archangel region. The problems of revealing of the geopathoge-nous zones //Natural resources, workshop. The Barents region's cooperation conference. University of Lapland, Rovaniemi, Finland, 1995. (в соавторстве с Юдахиным Ф.Н., Чистовой З.Б.)

5.Актуальные геоэкологические задачи и пути их решения с помощью космических съемок на территории Архангельской области //Экологические проблемы Европейского Севера. Екатеринбург, УрО РАН, 1996. С.194-200. (в соавторстве с Юдахиным Ф.Н., Шварцманом Ю.Г., Шваревым В.В. и др).

6.Potential fields as historical categories //European Geophysical Society. Annales Geophysical. Part 1. Society Symposia., Solid Earth Geophysics & Natural Hazards., Supplement J to volume 15, Vienna, 20-25 april 1997. P. 135. (в соавторстве с Чистовой З.Б.)

7.Иерархический ряд проявлений кимберлитового магматизма и их отражение в геолого-геофизических материалах //Геофизика, 1997, № 3. С. 62-66. (в соавторстве с Чистовой З.Б.)

8.Non-traditional aspects of seismic hazard in the zone of active faults within the Russian plate. //European Geophysical Society. Annates Geophysical. Part 1. Society Symposia., Solid Earth Geophysics & Geodesy, 1998. P. 42. (в соавторстве с Юдахиным Ф.Н., Беленович Т.Я.)

9.Геоэкология и сейсмический риск при разработке месторождений Арктического сегмента земной коры (прогноз геоэкологической ситуации) //Проблемы геодинамики, сейсмичности и минерагении подвижных поясов и платформенных областей литосферы. Матер, междунар. конфер. Екатеринбург, Институт геофизики УрО РАН, 1998. С. 109-111. (в соавторстве с Чистовой З.Б., Беленович Т.Я.)

10.Геоэкологические проблемы освоения минеральных ресурсов Арктического сегмента земной коры //Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: новые результаты и перспективы. Матер. ХШ Геологического съезда Республики Коми. Т. IV, 1999. С. 180-182. (в соавторстве с Чистовой З.Б.)

11.Методологические и концептуальные аспекты геоэкологических исследований геологической среды Севера Евразии //Геодинамика и геоэкология. Матер, междунар. конферен. Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 1999. С.203-205.

12.Геоэкологические аспекты геодинамики древних платформ //Геодинамика и геоэкология. Матер. междунар. конферен. Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 1999. С.205-207.

13.Арктическая окраинно-континентальная зона как глобальная геоэкологическая структура //Поморье в Баренп-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура. Матер, междунар. конферен. Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 2000. С.135.

14.Тенденции развития регионов Европейского Севера и их влияние на экологическую ситуацию //Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура. Матер, междунар. конферен. Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 2000. С.136.

15.Концептуальные и методические аспекты геоэкологического районирования территорий // Сергеевские чтения. Вып. 2. Матер, годичн. сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. М. ГЕОС, 2000. С. 321-325.

16.0 возможности применения аэрофотосъемки в экологических целях на территории Архангельской области. Факты и соображения //Север: экология. Екатеринбург, УрО РАН, 2000. С.351-363. (в соавторстве с Кочкуркиным Н.В.)

17.Концешуальные и методологические аспекты районирования и ранжирования геоэкологического пространства //Север: экология. Екатеринбург, УрО РАН, 2000. С.363-378.

18.Arctic regions - one of (he most important source of geohazard in the XXI century. Methodicaland conceptual aspects //Abstract Volume. 31" International Geological Congress. Rio de Janeiro, Brazil, 2000. CD.

19.Возмущенные вариации магнитного поля высоких широт: геоэкологические аспекты //Геофизический вестник, 2000, № 8. С. 4-15 (в соавторстве с Чистовой З.Б., Афанасовой Т.Б.)

20.0гдельные аспекты изучения сейсмических событий в экологических цепях (на примере севера Русской плиты)//Мониторинг геологической среды: активные экзогенные и эндогенные процессы. Матер. Первой всеросс. конфер. Казань, Изд-во КГУ, 2000. С.255-263. (в соавторстве с Чистовой З.Б.)

21.Structural settmg as factors of zoning of geoenvironmental hazard of Arctic région //Geophysical Research Abstract. 2001.V. 3. P. 1581.

22.Критерии и признаки перспективности рифейских отложений Мезенской синеклизы на обнаружение нефтегазоносных отложений // Нефтепромысловое дело, 2001, № 4. С. 15-20. (в соавторстве с Юдахиным Ф.Н., Лотовым В.И.)

23 .Геомагнитные вариации высоких широт при экологических исследованиях //Сергеевские чтения. Вып. 3. Матер, годичн. сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. М. ГЕОС, 2001. С. 429-433. (в соавторстве с Чистовой З.Б.)

24.Геоэкологические исследования при освоении минерально-сырьевых ресурсов Европейского Севера //Сырьевая база России в XXI веке. Матер, научн.-практич. конфер. Архангельск, 2001. С.94-97.

25.Разломно-блоковая тектоника и ее роль в эволюции литосферы //Литосфера и гидросфера европейского Севера России. Геоэкологические проблемы. Екатеринбург, УрО РАН, 2001. С. 68-112 (в соавторстве с Чистовой З.Б.).

26.Геоэкологая Арктического сегмента земной коры. Методологические и концептуальные аспекты //Современная геодинамика, глубинное строение и сейсмичность платформенных территорий и сопредельных регионов. Матер, междунар. конфер. Воронеж, ВГУ, 2001. С.108-110.

27.Main directions of scientffic ecological researches of the Arctic région. Methodological and Conceptual aspects //A Common Approach to Collaborative Technological Research for Arctic development. Proceeding of the Joint EU-Russia-Canada-US Workshop, Brussels, Belgium, 2002. P. 175-186.

28.Факторы, влияющие на глобальные изменения окружающей среды на Европейском Севере //Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб, ВНИИОкеангелогия, 2002, с. 857-873 (в соавторстве с Юдахиным Ф.Н., Шварцманом Ю.Г., Киселевым Г.П., Троянской А.Ф.).

29.Геоэкологическое районирование Арктического сегмента земной коры //Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения. Матер, междунар. конфер.т.1. Архангельск, ИЭПС УрО РАН, 2002. С. 19-24.

30.Геоэкологические аспекты изучения платформенных тектонических структур //Сергеевские чтения. Вып. 4. Матер, годичн. сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. М. ГЕОС, 2002. С. 543-547. (в соавторстве с Чистовой З.Б.)

31.Влияние крупных геологических структур на экологическую обстановку Севера Евразии //Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон. Матер, междунар. конфер. Петрозаводск, Кар НЦРАН, 2002. С.142-143.

3 2 .Минерагеническая провинция, как основной элемент эколого-экономической оценки //Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства. Матер. Всерос. конфер. Архангельск, АНЦ УрО РАН, 2002. С.32-36.

• 12 20 Э

2оо р-А

Сдано в прошв. 06.08.2003. Подписано в печать 07.08.2003. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 2,4. Уч.-изд. л. 3,18. Заказ № 222. Тираж 100 экз.

Отпечатано с авторского оригинал-макета в типографии Архангельского государственного технического университета.

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

Содержание диссертации, доктор геолого-минералогических наук , Кутинов, Юрий Григорьевич

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкология арктического сегмента земной коры. Методологические и концептуальные аспекты"

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Кутинов, Юрий Григорьевич

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктор геолого-минералогических наук , Кутинов, Юрий Григорьевич, Москва