Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Литолого-геоэкологические исследования и закономерности формирования в прибрежной зоне морских отложений

ВАК РФ 04.00.21, Литология

Автореферат диссертации по теме "Литолого-геоэкологические исследования и закономерности формирования в прибрежной зоне морских отложений"

Министерство природных ресурсов Российской Федератш Российская Академия Наук 1 Всероссийский нефтяной научно-исследоватсльский геологоразведочный Ш1ститут

Р Г Б ОД

2 7 ЯНП 1ЯЯ7 На правах рукописи

Пунько Владимир Павлович

Литолого-геоэкологические исследования и закономерности формирования морских отложений в прибрежной зоне (на примере Финского залива Балтийского моря и

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералопиеских наук

Санкт-Петербург, 1996

Работа выполнена на кафедре общей и морской геологии Одесского государственного университета

Научный руководитель', кандидат геолого-минералогнческих наук доцент Кравчук Олег Петрович

Официальные оппоненты:

Академик Российской Экологической Академии доктор геолого-минералогических паук Рогозина Елена Александровна

доктор геолого-минералогических наук профессор Логвиненко Николай Васильевич

Ведущая организация: Санкт-Петербургский Государственный Горный институт

Защита диссертации состоится ¿в/^Л 199^года в /^ часов

на заседании диссертационного совета Д 071.02.01 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук во Всероссийском нефтяном научно-исследовательском геологоразведочном институте (ВНИГРИ) по адресу: 191104, г. Санкт-Петербург, Литейный пр., 39, ВНИГРИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИГРИ.

Автореферат разослан /¿Мд^Я 1996 года.

Отзывы на диссертацию в двух экземплярах, заверенных подписью и печатью, просим направлять по адресу: 191104, г. Санкт-Петербург, Литейный пр., 39, ВНИГРИ, ученому секретарю.

Ученый секретарь диссертациошюго совета кандиднт геолого-минералогических наук

А.К.Дертев

Введение.

Актуальность работы.

Изучение и освоение континентального шельфа рассматривается в числе актуальных проблем стоящих перед современной геологаей.

Разнообразие литолопических н седиментологаческих обстановок в морских бассейнах Черного и Балтийского морей характеризуют их как типично морские и позволяют апроксимировать установленные закономерности на другие морские бассейны.

Современные донные отложения остаются одним из основных объектов геологических исследований на шельфе как наиболее доступные для изучения, являясь при этом источником полезных ископаемых. В то же время они выполняют роль основного коллектора антропогенного загрязнения. Важное место занимают геотоксикологические исследования морских отложений, в ряду которых - изучение аутигенной минерализации донных отложений. Научный и практический интерес представляет изучение железомарганцевых конкреций, которые дают уникальную возможность наблюдения одного из современных процессов литогенеза.

К экологическим проблемам морских бассейнов в первую очередь следует отнести современное загрязнение морской среды. Использование геотоксиколо1ического подхода позволяет более качественно оценить воздействие геологической среды на экологические системы, чем при традиционных геоэкологических исследованиях.

На современном этапе существует реальная перспектива освоения железомарганцевых конкреций в качестве полиметаллического сырья, при этом перспективна задача диспергации техногенно-природнозараженных бассейнов.

Цель и задачи работы.

Целью работы является изучение процессов литогенеза и седиментогенеза с учетом современного загрязнения морской среды. Проблема эта многоплановая, поэтому для анализа оценивались бассейны Балтийского моря, на примере Финского залива, Черного моря, на примере Каламитского и Одесского заливов.

В качестве основных задач определены: 1) изучение и оценка состояния экологической системы донных отложений морских бассейнов, степень ее поражения, выявление критериев корреляции факторов поражения, 2) постановка задачи локализации и диспергации антропогенного загрязнения, с учетом механизма жеяезомарганцевого конкрециеобразования.

Фактический материал.

Основой диссертации послужили материалы собранные автором: - при проведении полевых исследований 1985-87г.г. в восточной части Финского залива Балтийского моря, в рамках научно-исследовательских работ, проводимых сектором Методики ГСП! ВСЕГЕИ;

- при проведении полевых исследований 1987-90г.г. в северо-западной части Черного моря, в рамках геологической сьемки проводимой морской партией Причерноморской ПСЭ "Крымгеология";

- при проведении геотоксикологических исследований 1991г. в северо-восточной части Аральского моря, в рамках изучения дна современного Аральского моря, в составе морской партии ВСЕГЕИ;

- при проведении геотоксикологических исследований 1992-96г.г. в районе Одесского залива Черного моря, в рамках программы Госкомгеологии Украины "Опытно-методические исследования для оценки геотоксикологической обстановки на опорных участках промышленио-городской агломерации и аграрных комплексов в районе г. Одессы".

Помимо литологического описания 28 колонок и 230 образцов, автором обработано 83 пробы железомарганцевых конкреций Финского залива и 18 проб железомарганцевых конкреций Каламитского залива, просмотрено 34 шлифа и 4 аншлифа1. Химический силикатный анализ выполнялся в физико-химических лабораториях ЛГИ (гЛенинград) и ППСЭ (г.Одесса), рентгеноспектральный силикатный анализ - в физико-химических лабораториях ЛГИ, ППСЭ и ОГУ (г. Одесса), исследование органических соединений проводилось в физико-химической лаборатории ОГУ, биотестирование - в ПО Биопрепрат (г.С-Петрбург), микрозондовый анализ - ИГФМ (г.Киев). Математическая обработка данных проиведена преимущественно в Бюро минеральных ресурсов(г.Одесса) и Главном управлении по гидрогеологии и экологии Госкомгеологии Украины(г.Киев).

Научная новизна.

Впервые проведено комплексное геотоксикологическое исследование донных отложений. Одесского залива Черного моря. Выявлены функциональные зависимости биотестов и токсикантов в донных осадках.

Представлены осноюпояогающие геологические факторы формирующие геотоксикологическую обстановку современных морских отложений.

Установлена перспективность использования механизма образования железомарганцевых конкреций для локализации и диспергации антропогенного загрязнения морской среды. Охарактеризована зональность конкреций согласно приуроченности к динамике бассейна, глубинам. '

Предложены генетические категории для литологического изучения и описания железомарганцевых конкреций и донных осадков, железомарганцеворудное районирование для описания перспективных полей конкреций, с учетом гидродинамических особенностей морских бассейнов. .

Практическая значимость работы.

Л отологические маркеры - токсиканты в модели взаимодействия геосреды и экосистемы функционируют в соподчинении с биотестами. Донные осадки изучены с позиции экологии,' с учетом привлечения анализа поведения биотестов. Выявлены закономерности поведения биотестов и различных токсикантов в донных отложениях. :

Литологический механизм - железомарганцеворудный процесс характеризуется как локализующий загрязнение донных отложений. Исходя из предложенной модели формирования конкреций, выделены аспекты

классификации, морфологии, генетических категорий и железомарганцеворудного районирования, а также предложен способ добычи конкреций, включающий использование искусственных площадок для естественного роста конкреций, по которому получено авторское свидетельство на изобретение.

Основные защищаемые положения.

1. .Цитологическими факторами (геохимическим, гидродинамическим и структурно-морфологическим) в донных отложениях Одесского залива обусловленно, выделение 3 геохимических ассоциаций. К. первой ассоциации отнесены - Рс,Сг,Со,1л,7п,Си, ко второй - Ва,8г,Мп и к третьей -

2. Цитологические маркеры - токсиканты в модели взаимодействия и воздействия геологической среды на экологическую систему функционируют в соподчинении с биотестами. Предложены модели оценки взаимодействия и воздействия геосреды на экосистему с функциональным соподчинением между биотестами и токсикантами (ЗОБ-тест и полихлорированнные бифенилы и фенолы, ЗОЭ-тест и гербициды (антрозин).

3. Предложена модель железомарганцевого конкрециеобразования с учетом преобладающего литологического фактора(гидродинамического), на базе которого разработан новый способ добычи железомарганцсвых конкреций.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены на студенческих конференциях в Ленинградском горном институте (Ленинград, 1985-87), на заседании НТС Причерноморской ПСЭ (Одесса, 1989), на совместном научном заседании отдела Региональной геоэкологии и Шальфвой КТП ВСЕГЕИ (Ленинград, 1990), на заседании кафедры общей и морской геологии Одесского государственного университета (Одесса, 1991,1996), на заседании научного совета АНИ ФИП ЦЭНДИСИ при АН СССР (Одесса, 1991), на заседании Главного управления по гидрогеологии и геоэкологии Госкомгеологии Украины (Киев, 1994), на заседании научного совета Бюро минеральных ресурсов (Одесса, ,1996).

Рекомендации автора прошли апробацию и внедрены в опытно-методические работы по оценке геотоксикологической обстановки на опорных участках шельфа Одесского залива Черного моря, промьппленно-городской агломерации в районе г.Одессы, северо-восточной части Аральского моря, отражены в отчетных материалах и при составлении карт геологического содержания.

Материалы изучения железомарганцевых конкреций отражены в ряде

работ.

По теме диссертации опубликовано 2 монографии, 14 статей, 1 изобретение.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения. 3 глав и заключения. Содержит 167 страниц машинописного текста, 126 иллюстраций, 38 таблиц. Список литературы включает 189 наименований, из них 38 на иностранном языке.

Автор глубоко благодарен научному руководителю работы доценту ОГУ Кравчуку О.П. Особую благодарность за постоянное содействие и ценные советы хочется выразить Бутылину В.П., Кадурину В.Н., Кликушину В.Г.. Автор выражает свою признательность Рязанцевой З.И., Проскурякову P.M., Сибилеву А.К., Спиридонову М.А., РыбалкоА.Е.,, Москаленко П.Е., Филиппову В.М., Непапышеву А.А.Духару В.В., Великому Г.И., Старикову С.Н. и другим специалистам СпбГИ, СпбГУ, ВСЕЛЕИ, ОГУ, ППСЭ, Госкомгеологии Украины, Фонда инновационных проектов ЦЭНДИСИ при АН СССР и Бюро минеральных ресурсов, оказавших помощь в работе.

Содержат» работы.

Глава1. Литологаческое изучение морских отложений геотоксикологаческими

методами.

В главе (1.1) приведен анализ современного загрязнения морской среды с использованием системного подхода оценки геохимической обстановки и определения в пространстве и времени распределения изучаемых компнентов, протекания локализующих процессов в геохимических системах вода - дойные осадки. В частности, природные области геохимических барьерных зон характеризуются конкрециеобразованием, на отдельных участках шельфа -железомарганцевым.

Анализ различных сочетаний хонкрециеобразующих факторов, в зависимости от физико-геологических условий, позволяет рассматривать перспективность использования естественного механизма железомарганцевого конкрециеобразования в решении задач но локализации и диспергации техногенных участков, связанных с проблемой антропогенного загрязнения участков поверхности дна бассейнов.

Для определения предмета геотоксикологии за основу принято изучение критериев воздействия геологической среды на экологическую систему посредством геотоксикологических исследований при геолого-экологическом картировании. Приведен понятийный аппарат, включающий геосреду и экосистему.

Сопряженное изучение геологической обстановки и уровней биологической опасности загрязнения экосистемы составляет двуединую задачу геотоксикологии, синтезирующую методические принципы геологии и токсикологии. В логическом сочетании обоснованных критериев оценок интенсивности изменений среды жюнеобитания формируется новое направление геологических исследований.

Концептуальная схема геотоксикологических исследований 1.2) выделяет приоритетность геологического подхода к оценке качества среды жизнеобитания, анализ пространственно-времешшх закономерностей миграции вещества и трансформации физических полей в современных условиях.

Геотоксикологические исследования включают различные варианты оперативного контроля изменений окружающей среды.

1. Методика биогеохимических исследований применяется для выявления техногенных аномалий, потенциальных источников загрязнения и условий концентрирования токсикантов.

2. Методика биотестирования дополняет перечень анализируемых веществ, обеспечивая объективное обнаружение токсических эффектов и оценку интенсивности их проявления.

3. Анализ сопряженности техногенных аномалий и полей токсического риска является узловым моментом диагностики состояния среды. С учетом установленных связей уточняется перечень загрязняющих ингредиентов, характеризуются их источники, форма нахождения, пути миграции и степень биологической опасности. Комплексное изучение теологической среды как субстрата развивающихся техногенных изменений, охватывает:

определение литолого-геохимических особенностей состава и свойств осадочного покрова;

- трассирование техногенных ареалов и потоков рассеяния от источников геохимических аномалий до зон повышенной токсичности;

- оценку влияния геолого-геоморфологических и геохимических процессов на техногенную трансформацию среды жизнеобитания;

- прогноз динамики техногенных нарушений, разработку рекомендаций, организацию геотоксикологчческого мониторинга.

Биотестирование и токсикологический контроль техногенных изменений среды жизнеобитания(1.3) основываются на изучении биологических реакций организмов, выполняющих роль индикаторов нарушений биогеохимического оптимума среды жизнеобитания. Наиболее распространенным показателем токсичности является выживаемость. На этом основании выделяются три зоны токсического действия: летальные (остротоксинная), сублетальная (пороговая) и витальная (безвредная).

При [еотоксикологической съемке применены варианты биотестирования, отражающие функционирование различных систем жизнеобитания, а также интегральные оценки состояния организмов.

Для литогенеза и седиментогенеза шельфа и протекающих в них процессов определены литологические факторы осадкообразования на примере Черного и Балтийского морей, в частности Каламитского и Финского заливов(1.4).

К литологическим факторам соответственно отнесены:

- для геоморфологического комплекса - структурно-морфологический фактор;

- для геофизического комплекса - гидродинамический фактор;

- для геохимического комплекса - геохимический фактор, с учетом техногенных состоачяющих.

В структурном отношении северная часть Черного моря и прилегающая территория представляют собой сложно выраженный участок земной коры. В

пределах этого региона выделяются такие структурные элементы как ВосточноЕвропейская платформа, Скифская плита, складчатые сооружения Горного Крыма и Черноморская впадина.

Район характеризуется неотектоническим режимом, выражающимся в значительной амплитуде поднятий на суше и опусканий на море при характерной сейсмичности региона.

Структурные особенности Финского залива представлены зоной сочленения Балтийского кристаллического щита и Русской шиты, а также крупнейшей депрессией, возникновение которой обусловлено разнонаправленными вертикальными движениями мегаструктур. Другой структурной особенностью региона явились покровные оледенения, которые в течение четвертичного периода охватывали залив.

Гидродинамический фактор определяет размещение по площади морского дна осадочного материала и является главным фактором формирования гранулометрического состава донных осадков.

Участки с интенсивным осадконакоплением приходятся на вдоль береговую зону Каламитского залива, что выражается в полосе повышенных абсолютных масс терригенного материала к юш-западу от н-ва Тарханкут.

Гидродинамическая активность в Финском заливе согласовывается с основными типами осадков, где преобладают преимущественно области современной денудации, реликтовых отложений и современной алевро-пелитовой аккумуляции.

К основным зонам, контролируемым гидродинамическими факторами морей, отнесены:

- гидрофронт (сублитораль) - барьерная зона река-море;

- литораль - барьерная зона берег-море;

- инфралитораль - граница смены обломочных осадков глинистыми.

^Гидродинамический фактор сопряжен с окислительно-восстановительными процессами, контролирующими наличие свободного сероводорода. Кинетика и динамика диагенетических процессов контролируется наличием кислорода.

Литолого-геохимнческая ситуация, наблюдаемая в геохимических барьерных зонах осадков впадин Балтийского моря, аналогична впадине Черного моря, где голоценовые осадки, богатые органическим веществом и содержащие свободный сероводород, покрывают глины новоэвксинского бассейна. Бассейн имел более низкую соленость, чем в современном Черном море, большие абсолютные скорости осадконакопления, меньшие содержания органического вещества в осадках и более развитые окислительно-восстановительные процессы. Границей между голоценовыми илами и доголоценовыми осадками в Балтийском море, как и в Черном, являются, очевидно, прослои черных гидротроилитовых илов.

Глава 2. Лотологическнй механизм - железомаргашдевое ко|шрецисобразоваш1е, как локализация а1ггро1югешюш загрязнения

(на примере Каламитского залива Черного моря и Финского залива Балтийского моря).

Железомарганцевые конкреции в исследованных бассейнах состоят из ядра, которым является горная порода или органическое вещество, и развитыми по нему гидроокислами и окислами железа и марганца.

Согласно А.В.Македонову(2.1) железомарганцевые конкреции с содержанием соединений марганца не менее 10% массы конкрециеобразователя установлены в современных бассейнах и почвах в ареалах распространения общей площадью более 60 млн.кв.км на дне океанов и морей и до 30 млн.кв.км на континентах, с приближенными запасами не менее 1500 млрд.т в морях и до 500 млрд.т в континентальных водоемах и почвах. Современный ежегодный прирост запасов достигает порядка 11-12 млн.т и более.

Исследуемые конкреции отнесены к мелководно-морским, приуроченым к внутренним морям и заливам гумидных ландшафтных зон умеренного пояса и субтропиков, с соленостью от нормально-морской до сильно пониженной.

В начале века изучением железомарганцевых конкреций Черного, Балтийского и Баренцева морей занимались отечественные исследователи Н.В.Самойлов и Д.Г.Титов(1917).

К современным исследованиям отнесены работы П.Ф.ШпгокоЕа( 1973-87) но конкрециям Каламитского залива Черного моря и исследования В.П.Бутьшина и В. А.Жамойды( 1985-96) по конкрециям Финского залива Балтийского моря.

Существующие классификации морфогенетических типов конкреций(2.2.) характеризуются как описательные модели по следующим параметрам: размеры в трех измерениях, форме, характеру контактов с вмещающими осадками (породой).

С учетом того, что конкреции формируются в областях замедленного осадконакопления, вызванного гидродинамическими процессами с выявлением перемещения водных потоков по замкнутым круговым и эллиптическим орбитам, в данной работе привлечен гидродинамический фактор.

Проведенные исследования для Финского залива позволили отнести глубины более 40 м к областям проявления круговых орбиталей, а менее 40 м - к эллиптическим. Маломощные (не более нескольких см) скопления илистого материала характерны для глубин менее 40 м, более представительный по мощности илистый материал (от 10-15 см и более) характерен для глубин более 40 м. В зависимости от интенсивности поверхностных волнений илистый материал перераспределяется на большие глубины, что и определяет наличие исходного субстрата для формирования конкреций.

Анализ конкреционного материала позволяет выделить в них два морфологических типа:

- сферические, встречаемые на глубинах преимущественно более 40 м;

- уплощенные - встречаемые на глубинах менее 40 м.

С учетом морфологии поверхности дна бассейнов и активности придонной гидродинамики конкреции разделены на два основных морфогенетических типа: сферические и уплощенные, и два подтипа: налеты (агглютинации) и корки цементации.

Внутреннее строение конкреций характеризуется концентрически-коломорфной зональностью. По внутреннему строению конкреции разделены на два типа:

- с коломорфно-зональной текстурой, которая присуща, в основном, для сферических разновидностей;

- с концентрически-зональной текстурой, характерной для уплощенных разновидностей.

С учетом представлений о литогенсзе(2.3) геохимия железомарганцевого конкрециеобразования выделяют три основные геохимические задачи:

1. Определение источника элементов в конкрециях, т.е. поступление рудного материала в бассейн конкрециеобразования.

2. Механизм поступления этих элементов к месту реакции, т.е. к поверхности дна бассейна (граница вода-осадок).

3. Непосредственно механизм формирования конкреций.

Основным поставщиком рудообразующих элементов конкреций морей Европейской части являются континентальные источники. Главные элементы -железо и марганец. Основная форма транспортировки - речной сток(70-99%), характер транспортировки контролируется гидродинамическим режимом. Основная форма нахождения элементов - растворенная, а также в виде обломочных и взвешенных (коллоидальных) фаз.

' Предложенная гидродинамическая модель формирования конкреций является дополнением к существующим физико-химическим гипотезам и в частности электрохимической(2.4).

Значения параметров ЕЙ, рЬ определяются изменением гидродинамической активности бассейна. При стабилизированных обстановках в бассейнах ЕЬ уменьшается и условия характеризуются увеличением восстановительных условий. Активизация гидродинамики бассейна приводит к увеличению параметра ЕЬ, и соответственно, к более окисленным условиям в среде водной толщи по отношению к среде донных осадков. На поверхности дна бассейна находятся отдельно лежащие гравий, галька,раковины молюсков и т.н., которые, как правило,' в силу своей обособленности характеризуются превышением над уровнем поверхности дна и упорядоченной кристаллической структурой. Они и выполняют роль ядер конкреций, вернее поверхности данных обособлений, которые выполняют функции проводника электрохимической цени: потенциал системы вода - проводник - потенциал системы осадок.

Избирательность проводников заключается в передаче энергии системы вода системе осадок, и окислении восстановительного субстрата поверхностного слоя до конкреционного состояния. С увеличением разности потенциалов систем вода и осадок в электрохимическую реакцию из ила частично привлекаются нейтральные компоненты, которые по химическому анализу не коррелируются с железом и марганцем. В данном случае текстура конкреций, как правило, характеризуется не кристаллизационной, а аморфной.

Периоды активизации гидродииамики бассейна приходятся на осень и весну и сопровождаются увлечением поставки в бассейн терригенного материала, который в последующем служит, в основном, конкрециеобразующим субстратом.

Исходя из данных представлений, для добычи конкреций предложен способ, включающий использование искусственных площадок для естественного роста конкреций. Искусственные площадки предложено создавать на базе ядер конкрециеобразования, обладающих сорбционной способностью и выполняющих роль активных центров. Преимущество отдано оксидированному железу, поверхности которого характеризуются повышенной способностью к сорбированию субстрата.

Использование искусственных площадок позволит, с одной стороны, создавать промышленные полиметалические месторождения в естественной среде бассейна и, с другой, решать вопрос сохранения экологии дна бассейна путем локализации и диспергации антропогенного загрязнения, увеличивающегося с эволюцией человека.

Учитывая перспективность изучения железомарганцевого процесса предложены также генетические категории отложений железомарганцевых конкреций в морях(2.5).

В качестве основных генетических категорий при восстановлении древнего и современного осадконаколлешш принято рассматривать фации и формации, а также генетический тип пород.

Для характеристики распространения конкреционных железомарганцевых руд С.И.Андреевым предложено выделять районы, поля, мегопояса, а также площадную плотность (процент площади дна занятого конкрециями) и весовую плотность (вес конкреций на единицу площади).

Подразделением первого (низшего) порядка является поле. Поле выделяется по локальной приуроченности конкреций в рамках конкреционного района, отличительной особенностью которого является характер геохимической специализации состава сформировавшихся конкреций. Подразделением второго порядка (среднего) является конкреционный район, который выделяется по приуроченности конкреций к крупным морфоструктурам для морей и общности геохимической специализации. При этом учитывается частота и плотность встречаемости конкреций, особенности их вещественного состава, тектоническое положение. Поля, районы распространения конкреций обьединяются в подразделения третьего (высшего) порядка.

Глава 3. Геотоксикологическое изучение морских отложений (на примере Одесского залива Черного моря).

Исследование процессов деградации морских экосистем и прогнозные оценки степени экологических нарушений не состоятельны без детального анализа состояния прибрежных районов, подверженных максимальному техногенному воздействию. '

Применение леотоксикологического комплекса предполагает не констатацию уровней загрязнения и токсичность среды, а во многих случаях

обеспечивает определение условий распространения и локализации токсикантов с учетом действующих факторов литогенеза и седиментогенеза.

К источникам загрязнения морской среды(3.1) в северо-западной части Причерноморья отнесены процессы развития цромышленно-городских агломераций и аграрных комплексов, сопровождаемых рядом негативных последствий.

Преобразование загрязненных веществ в море связано с развитием самоочищения, под которым понимают совокупность физических, биохимических и гидробиологических процессов, обеспечивающих разложение, утилизацию загрязнителей, ведущих к восстановлению естественных характеристик морской среды.

Оптимальный вариант самоочищения морских вод определяется сложившимися в естественных условиях режимом осадконакопления. При этом пространственное и временное взаимоотношение загрязненности водной толщи и донных отложений имеет характер обратной связи. Перераспределение загрязняющих компонентов в донные отложения сопровождаются формированием устойчивых техногенных аномалий, соответствующих ареалам зон экологического риска доя бентосных сообществ и, вероятно, вторичного зафязнения.

Взаимозависимости между средообразующими компонентами прослеживаются при экологических нарушениях у морского побережья, где зачастую однозначно устанавливаются источники и пути транзита загрязняющих вещестЕ.

К особенностям литологического процесса в прибрежной зоне северозападной части Черного моря(3.2) отнесены гидродинамический разнос и механическая дифференциация седиментационнош материала в приурезовой полосе, развивающихся при участии вдоль береговых течений. Формирующиеся потоки наносов связаны с гидродинамическими системами различных порядков, которые соответствуют участкам побережья с замкнутым циклом "размыв-транзит-отложения".

Первоначально источниками седимеитациошюго материала являлись кристаллические образования Украинского щита и Карпат, обеспечивающие привнос основной массы минеральных форм, с учетом этого выделяются Дунайско-Днестровская, Одесская и Днепро-Бугская терригенно-минералогические провинции.

Основным источником седиментационного материала во время голоценовой трансгрессии являлись подвергавшиеся абразии отложения миоценового, плиоценового и четвертичного возраста осадочного чехла Причерноморской впадины. Эти породы обнажаются в разрезе современных, абразионных берегов и слагают коренное ложе, подстилающее голоценовые морские осадки на шельфе.

В формировании вещественно-генетических типов осадков на шельфе также играют роль биогенные карбонаты, представленные преимущественно раковинами двустворок моллюсков (типа МуШия, СЫопе).

Развитие механической дифференциации вещества сопровождается разграничением двух основных гранулометрических потоков седиментационного материала (нсефито-псамитового и алевро-пелитового). Обособление тонкодисперсного комплекса осадков связало с действием гидродинамических

факторов, соответственно изменяется батиметрическое положение алевритовой линии от 10-18 м в реликтовых понижениях палеорельефа до первых метров в защищенных акваториях.

В распространении загрязнения заметную роль играет трансформация миграционных потоков вещества в среде литогенеза и седиментогенеза(З.З).

В потоке загрязняющих веществ особое место занимают органические соединения(3.4), не имеющие природных аналогов или поступающие в нехарактерных для естественных условий количествах.

Присутствие в донных осадках нефтяных углеводородов, фенолов, пестицидов, хлорорганических углеводородов, фосфорорганических соединений, гербицидов зафиксировано практически во всех пробах.

Токсичные металлы в современных отложениях прибрежной зоны(3.5) контролируются источником седиментационного материала во всех пробах.

Посредством факторного анализа выделены три геохимические ассоциации с включением в первую - Fe,Cr, Со, Li, Zn, Си, во вторую - Ва, Sr,Mn, и в третью - Hg, As, Pb.

Токсикологическое изучение морских отложений методами биотестирования(З.б) включает 4 варианта биотестирования, отражающих степень нарушения функций микроорганизмов: 1. рода Bacilus, 2. рода Bacterium coli, 3. системы репарации flIIK(SOS-TecT), 4. оценка энзиматических процессов(ЭКО-тест).

Увеличение частоты встречаемости повышенных показателей токсичности (более 3 баллов) на взморье отражает своеобразное развитие самоочищения морских вод и перераспределение токсических веществ в осадочную толщу.

Реакцию SOS-системы в ряде случаев удалось описать посредством двумерных и многомерных статистических моделей - наличие двумерных стохастических связей представлено на показателях SOS-теста и некоторых органических соединениях. На теоретических кривых, описываемых уравнением параболы, для ПХБ и фенола, левые ветви соответствуют иигибировашш репарации химических нарушений, а правые - характеризуют явление токсической стимуляции процесса.

Взаимосвязь антразина (гербицид) с SOS-тестом описывается уравнением гиперболы, воздымающаяся ветвь которой контролируется односторонним и преимущественно ингибирующим воздействием повышенных концентраций гербицида.

Заключение.

1. Проведены геотоксикологические исследования донных осадков Одесского залива.

1.1. Геотоксикологический комплекс характеризует уровень загрязнения и токсичности среды и, во многих случаях, обеспечивает определение условий распространения и локализации токсикантов с учетом действующих факторов литогенеза и седиментогенеза.

1.1.1. Основными источниками седаментационного материала являются продукты абразии пород миоценового, плиоценового и четвертичного возраста, обнажающихся по берегу и прилегающей части шельфа.

1.1.2. Разделение вещества по гидравлической крупности обеспечивает зональное распределение осадков, прослеживающееся по нормали к береговой линии. Миграционный поток природных сорбентов, локализующихся во фракциях алевро-пелитовой размерности, направлен к границам неволнового поля.

1.1.3. Вдольбереговое фракционирование материала псефито-псамитовой размерности контролируется активностью гидродинамических систем нескольких порядков. Для осадков приурезовой полосы характерно блокирующее влияние местных наносов. Общие закономерности формирования миграционных потоков в береговой зоне разграничиваются в пределах трех терригенно-минералогических провинций.

1.1.4. В качестве конкурирующего фактора миграции выделяется техногенное воздействие, изменяющее и регламентирующее распределение вещества в водной толще и осадках прибрежно-шельфовой области. Освоение прибрежных территорий, проведение инженерных мероприятий и портовое строительство, как правило, предполагает снижение гидродинамической активности прибрежной зоны. Создание полузамкнутых акваторий затрудняет циркуляцию вод, сопровождается сужением гранулометрического спектра седиментационного материала и преобразованием режима осадконакопления. Аккумуляция пелитовых илов у морских побережий превращает полузамкнутые акватории в своеобразный отстойник загрязнения близлежащего индустриального района.

1.2. Посредством факторного анализа в донных осадках вьвделены три геохимических ассоциации: l.Fe, Cr, Со, Li, Zn, Си. 2.Ва, Sr, Mn. 3.Hg, As, Pb.

1.3. Проанализированы органические соединения: нефтяные углеводороды, фенолы, пестициды, хлорорганические углеводороды, фосфорорганические соединения, гербициды, поверхностно-активные вещества.

1.4. Токсическое изучение морских отложений осуществлено методами биотестирования: SOS-тестом, ЭКО-тестом, на микроорганизмах рода Bacillus й рода Bacterium coli.

1.5. Выявлено наличие связей SOS-теста и органических соединений.

2. Установлен характер распределения железомарганцевых конкреций в морских отложениях, с учетом гидродинамического фактора.

2.1. Выделены два типа железомарганцевых конкрецнй (сферические и уплощенные) и два подтипа (налеты, агглютинации и корки цементации). Конкреции приурочены к различным батиметрическим уровням (сферические - к глубинам более 40м, уплощенные - к глубинам менее 40м), с характерными вмещающими отложениями алевро-пелитового состава.

2.2. Исходя из фактического материала выделены три эволюционных конкрециеобразующих этапа:

- к первому следует отнести затравку на ядрах незначительной мощности железомарганцевых, окисей, в безъядерном варианте образование центров конкреций происходит посредством повышенной концентрации конкрециеобразугощего субстрата, т.е. образование собственно налетов и агтлютинйций;

- ко второму отнесены образования непосредственно железомарганцевых конкреций и выделение в нем двух основных морфологических типов: сферического и уплощенного, которые характеризуют конечные формы образованных индивидов конкреций и позволяет их отнести в данной классификации К категории типов;

- к третьему отнесены образования подтипа - корки цементации, отвечающие областям, в которых перенасыщение концентрации конкрециеобразующего субстрата значительно превосходит достаточный уровень концентрации, в областях конкрециеобразования нередко встречаются сплошные покровы корок цементации, в которых зачастую не наблюдаются даже образования отдельных индивидов начальной стадии формирования конкреций.

2.3. Предложен механизм формирования железомарганцевых конкреций с учетом гидродинамического фактора, контролирующего процесс. Данная модель дополняет представления электрохимического механизма формирования конкреций.

2.4. Предложен способ добычи железомарганцевых конкрекций с использованием процесса их естественного роста на искусственных площадках. По данному способу добычи конкреций получено свидетельство на изобретение.

2.5. Дня литологического описания железомарганцеворудных отложений классифицированы и представлены дополненные характеристики для железомаргакцевого конкреционного районирования.

3. Предложен геотоксикологический подход к исследованию морских отложений.

Список литературы.

1 .Пунько В.П. Условия образования и морфологические типы железомарганцевых конкреций в восточной части Финского залива. / Геология и разведка. М.,1989.. N11, с.43-50.

2.Кадастры и атлас медико-геологических аномалий на территории Одесской области. - Одесса, Одесский геоэкологический центр, 1991, 187с.

3.Пунько В.П. Материалы геотоксиколошческих исследований донных осадков на опорных полигонах в северо-восточной части Аральского моря. - Одесса, Препринт БМР, 1992, 23с.

4.Пунысо В.П. Железомарганцевоконкрециеобразование - процесс локализации антропогенного загрязнения в геохимических барьерных зонах морей. /Геоэкология Украины. Киев., Институт экологического мониторинга АН ТКУ, 1993, с.68-70.

5.Пунько В.П., Пунько Н.П. Установка для подводной добычи полиметаллических руд.-М., Комитет РФ по патентам и товарным знакам. Бюл.Ш5, Авторское свидетельство N2017968 Е 21 С 45/00.1994.

6.Кравчук О.П., Кадурин В.Н., Пунько В.П. Минеральные аспекты биотестирования при гсотоксикологических исследованиях. /Сборник материалов конференции "Биоминералогия и медицинская экология" и научные достижения лабораторий биоминерапогии, медикоэколошческого и учебного картографирования. (Волынский университет, 18-20 октября 1995.), Луцк.1995, с. 129-130.

7.Кравчук О.П., Пунько В.П., Кадурин В.Н., Сучков И.А. Геотоксикология морской среды: осадки прибрежной зоны г. Одессы. - Одесса, Астропринт, 1996, с.216.

8.Пунько В.П., Кравчук О.П. Методические аспекты геотоксиколошческих исследований. /В сб. Геоэкология рекреационных зон Украины.Киевский университет. 1996,с.52-63.

9.Кравчук О.П., Пунько В.П., Сучков И.А. Особенности геоэкологических исследований морских отложений. /В сб.Геоэкология рекреационных зон Украины. Киевский университет.1996.с.79-86.

Ю.Пунько В.П. Геологические факторы осадконакопления контролирующие геотоксикологическую обстановку бассейнов. /В сб.Геоэкология рекреационных зон Украины. Киевский университет.1996.с.98-111.

ПЛепкий С.Д., Иванов В.Г., Пунько В.П. Радионуклиды в черноморском бассейне. /В сб.Геоэкология рекреационных зон Украины. Киевский университет. 1996.С. 116-117.

12.Пунько В.П., Кадурин В.Н., Кравчук О.П. Особенности геоэкологических исследований городски среды. /В сб.Геоэкология рекреационных зон Украины. Киевский университет.1996.сЛ25-144.

13.Кадурин В.Н., Кравчук О.П., Пунько В.П. Особенности геоэкологических исследований сельскохозяйственных агломераций и водных систем. /В сб.Геоэкология рекреационных зон Украины. Киевский университет.1996.с.145-150.

!4.Пупько B.II., Чернышенко Е.О., Кравчук Л.О., Кадурин С.В., Харченко ЮЛ. Гсотоксикология водных систем г. Одессы. /В сб.Геоэкология рекреационных той Украины. Киевский университет.1996.с.153-161.

15.Пунько В.П. Генетические категории железомарганцевых конкреций в морских отложениях. /В сб.Геоэкология рекреационных зон Украины. Киевский университет. 1996.C.162-168.

16.Якуцени С.П., Пунько В.П. Накопление металлосодержащих токсокомпонентов в иефтях и природных битумах. /В сб.Геоэкология рекреационных зои Украины. Киевский университет. 1996.С.169-173.

17.Пуиько В.П., Кравчук О.П., Кадурин В.Н., Якуцени С.П. Предмет геотоксикологических исследований. /В сб.Закономерности эволюции земной коры.С-Петербургский госунивсрситст. Том 1. 1996.C.216.

Отпечатано в типографии МП ЭКОД AT Тираж 100 экз.