Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Особенности формирования геохимических полей в ландшафтах Карело-Кольского региона

ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Особенности формирования геохимических полей в ландшафтах Карело-Кольского региона"

- - • .-г -

На правах рукописи

КАЛЬЕВА ОЛЬГА ПАВЛОВНА ' /Д/

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ЛАНДШАФТАХ КАРЕЛО-КОЛЬСКОГО РЕГИОНА

Специальность 25 00 09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2007

003160499

Работа выполнена в ФГУП «Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов» (ИМГРЭ) Министерства природных ресурсов РФ

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук

Головин Аркадий Александрович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Колотое Борис Александрович

Зашита состоится 25 10 2007 в 16— на заседании диссертационного совета Д 216.012 01 Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ), адрес 121357, Москва, ул Вересаева, 15, тел (495) 443-84-28, факс (495) 443-90-43, e-mail imgre@imgre ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов

кандидат геолого-минералогических наук Николаев Юрий Николаевич

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им А П Карпинского (ФГУП «ВСЕГЕИ»)

Автореферат разослан 25 09 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета

В А Легейдо

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Уникальность Карело-Кольского региона определяется его положением на северо-западе России в пределах Балтийского щита, на границе с Финляндией Этот регион располагает богатейшими минерально-сырьевыми ресурсами и развитой горнодобывающей и перерабатывающей промышленностью

Структура хозяйства данной территории не типична для других северных районов нашей страны Ее отличает довольно развитая инфраструктура и обусловленный этим сильный техногенный прессинг на природную среду Вместе с тем уязвимость северных ландшафтов требует к себе особенно бережного отношения Пристальное внимание к этому региону экологов не только России, но и сопредельных Скандинавских стран, определяет актуальность его изучения

Для такого важного и оригинального региона высока роль геохимических методов для оценки уровня техногенного загрязнения, связанного с деятельностью горнопромышленных комплексов, и оценки влияния рудных месторождений на окружающую среду Эти месторождения с экологической позиции также являются природными источниками загрязнения

Кроме того, до настоящего времени недостаточно разработаны методики геохимического картирования, интерпретации и оценки аномальных геохимических полей (АГХП) применительно к условиям Карело-Кольского региона В частности не решены вопросы определения возможностей региональных геохимических работ мелкого и обзорного масштаба для выявления и интерпретации АГХП, образованных как природными, так и техногенными процессами При высокой техногенной нагрузке важно установить роль геохимических ландшафтов в формировании АГХП, под которыми автор понимает часть геохимического ландшафта со свойственными ему аномальными значениями геохимических показателей.

Цель и задачи работы. Целью выполненных исследований явилось установление источников и особенностей формирования аномальных геохимических полей в почвах Карело-Кольского региона, выявленных по результатам разномасштабных региональных геохимических работ

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

1 Изучение природных и техногенных источников образования аномальных геохимических полей

2 Изучение геохимических особенностей ландшафтов, как регуляторов формирования аномальных геохимических полей

3 Сопоставление характеристик аномальных геохимических полей, выделенных по результатам региональных геохимических работ мелкого (1 1000000) и обзорного (1 2500000) масштабов

4 Эколого-геохимическая оценка аномальных геохимических полей Карело-Кольского региона

Научная новизна работы. Впервые для Карело-Кольского региона на уровне обзорного (1 2500000) и мелкого (1 1000000) масштабов работ исследованы основные геохимические процессы, которые определяют особенности формирования аномальных геохимических полей в ландшафтах Для Карело-Кольского региона доказана высокая эффективность региональных геохимических работ обзорного (1 2500000) и мелкого (1 1000000) масштабов для выявления и оценки разноранговых АГХП, что позволило выделить зоны и районы неблагополучного экологического состояния

Практическая значимость работы. Проведенные исследования позволили установить, что а) в условиях Карело-Кольского региона при геохимическом картировании обзорного (1 2500000) и мелкого (1 1000000) масштабов возможно применение приближенно-количественного атомно-эмиссионного спектрального анализа в сочетании с детализацией характеристик площадей АГХП по результатам прецизионных анализов, что позволит резко удешевить работы и повысить их эффективность, б) загрязнение окружающей среды на севере региона привело к острой экологической ситуации на территории Лапландского и Кандалакшского заповедников, особенно первого, который можно рассматривать как аналог заповедников, расположенных в зонах экологических катастроф

Фактический материал. В основу диссертационной работы положены результаты многоцелевого геохимического картирования масштаба 1 1000 000 (МГХК-1000) на территории листа <5-35, 36 (1999 - 2001гг ), проводимого с участием автора, и результаты геохимического опробования, выполненного в рамках международного проекта «Экогеохимия Баренцрегио-на» (ЭБР) в 2000 - 2001 гг За указанный период в результате МГХК-1000 отобрано и проанализировано 860 проб коренных пород, 2488 проб почв, 1217 донных отложений

В соответствии с технологией МГХК-1000 опорный комплекс включал определение во всех отобранных пробах приближенно-количественным атомно-эмиссионным методом (ПКАЭСА) следующих элементов А^ Ав Аи В Ва Ве В1 Сс1 Се Сг Со Си ва Ое Щ НПп Ьа П Мп Мо ЫЬ N1 Р РЬ БЬ 8с 8п Бг Та Т> ТЬ и V У УЬ 2п 2т

Пробы анализировались в физико-химической лаборатории Броннниц-кой геолого-геохимической экспедиции ИМГРЭ, которая обеспечена Государственными стандартами Использовался спектрограф ДФС-8 Метрологический контроль показал удовлетворительную воспроизводимость и точность определений

Содержания в пробах Аб и ТЬ определены рентгеноспектральным, а Аи - химико-спектрометрическим методом

В рамках международного проекта ЭБР на этой же территории отобраны и проанализированы 208 пробы почв, 104 донных отложений, 104 -мхов, 104 - растительности и 104 - поверхностных вод

Основные анализы по проекту ЭБР получены методом ICP При этом Thermo Jarrel Ash IRIS/Duo ICP-AES использовался для определения Al, Ва, Са, Со, Fe, К, Mg, Mn, Na, N1, Р, S, Sr, Zn, Perkin Elmer Sciex Elan 5000 ICP-MS - Ag, As, Ba, Be, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, N1, Pb, Rb, Se, Sb, Sn, Sr, Th, Tl, U, V, Zn, Perkin Elmer FIMS-400 - для определения Hg

Качество выполняемых аналитических работ регулярно контролировалось и соответствует международным стандартам

Помимо этого автором собраны, проанализированы и обобщены ретроспективные данные по ландшафтам, металлогении, полезным ископаемым, характеристике техногенных источников рассматриваемого региона, полученные различными исполнителями Это отражено в списке использованной литературы, насчитывающей 120 работ

Работа выполнена в Информационно-компьютерном центре ИМГРЭ Основные защищаемые положения.

1 На территории Карело-Кольского региона выделены 5 ландшафтных комплексов, определяющие особенности формирования геохимических полей а) горные лесные и тундровые ландшафты с горными подзолистыми и тундровыми почвами на элювиально-делювиальных образованиях, б) северотаежные ландшафты денудационных равнин с подзолистыми почвами на элювиально-делювиальных и моренных отложениях, в) северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотно-подзолистыми почвами на моренных и флювиогляциальных отложениях, г) лесотундровые и северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотными и болотно-подзолистыми почвами на моренных и болотных отложениях, д) северотаежные ландшафты аккумулятивных равнин с глееподзо-листыми и маршевыми почвами на морских отложениях с моренными

Установлено, что регуляторами формирования АГХП в почвах, кроме геохимических особенностей почвообразующих пород, являются процессы кислого выщелачивания, сорбции и оглеения

2 Установлено, что в почвах геохимических ландшафтов при геохимическом картировании обзорного масштаба (1 2 500 000) выявляются природные и природно-техногенные полиэлементные АГХП, соответствующие металлогеническим зонам и крупным зонам техногенного загрязнения, а при картировании мелкого масштаба (1 1 000 000) - АГХП, соответствующие по рангу рудным районам и районам техногенного загрязнения Доказана корректность применения при таких работах приближенно-количественного атомно-эмиссионного спектрального анализа при уточнении характеристик выявленных АГХП прецизионными методами

3 Проведенная эколого-геохимическая оценка территории позволила установить, что на 40% ее площади экологическое состояние неблагополучное, а на 15% (на севере и северо-востоке) - чрезвычайно неблагополучное Это обусловлено природно-техногенными АГХП токсичных химических элементов высокой интенсивности, содержащими комплекс и развивающихся

в почвах сближенных районов локализации давно эксплуатируемых крупных рудных месторождений и длительного функционирования горнометаллургических предприятий

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 159 страницах машинописного текста, содержит 50 таблиц, 61 рисунок и список литературы

Публикация и апробация работы. Результаты исследований докладывались на I научной конференции молодых ученый и специалистов ВИМС, ИМГРЭ и ЦНИГРИ, Москва, 2002 г и III Международной конференции «Металлы в окружающей среде», Вильнюс, 2006 г По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе в журналах рекомендуемых ВАК

Благодарности. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ГСП «Минерал» (Н Б Филиппову, В А Чекушину, И В Богатыреву, О В Томилиной), любезно предоставившим аналитические данные по проекту ЭБР Глубокую признательность автор выражает кандидату г -м наук Г М Беляеву за консультации по геохимической специализации региона, Ю А Арестову за советы и поддержку при полевых работах Автор приносит глубокую благодарность доктору г -м наук Г С Гусеву за консультации по рудной и металлогенической специализации региона Искреннюю признательность автор выражает доктору г -м наук Н В Межеловскому за ценные советы по организации работы над диссертацией и редакторскую помощь Искреннюю благодарность автор выражает кандидату г -м наук И А Морозовой за ценные консультации и практические предложения Автор выражает благодарность кандидату г -м наук Л А Криночкину за ценные советы по технологии МГХК Автор приносит глубокую благодарность кандидату г -м наук В А Килипко за помощь в организации цифровой обработки материала, Н Г Гуляевой за внимание, советы и поддержку при выполнении работы Автор также признательна всем сотрудникам Информационно-компьютерного центра, оказавшим помощь в оформлении работы Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору г -м наук А А Головину за постоянную помощь и ценные советы

Глава 1. Общая характеристика Карело-Кольского региона.

Территория ограниченна 64-68° северной широты и 28-36° восточной долготы, ее общая площадь 126 000 км2, из которых 33 000 км2 занимают озера и акватория Кандалакшского залива Белого моря Она включает юго-западную часть Кольского полуострова (Мурманская область) и север Карелии (Республика Карелия)

Общим для всей территории является близкое к поверхности залегание пород кристаллического фундамента, маломощный ледниковый покров, влажный климат, большая обводненность территории многочисленными озерами, реками и болотами, господство северотаежных ландшафтов с преобладанием сосновых лесов на подзолистых и болотно-подзолистых почвах

Особенности геологического строения рассматриваемой территории определяются её положением в северо-восточной части Балтийского щита и характеризуются широким развитием метаморфизованных докембрийских геологических образований, относящихся к 5 структурно-формационным зонам (СФЗ) Центрально-Кольской, Кейвской, Имандра-Варзугской, Беломорской, Северо-Карельской (Беляев, Гусев, 2004)

Аллохтонные отложения практически сплошным чехлом покрывают денудированную поверхность дочетвертичных пород Они представлены ледниковыми, водно-ледниковыми, морскими, озерными, озерно-аллювиальными и аллювиальными осадками разного механического состава Их мощность изменяется от 1-2 см до 60 м

Основой экономического развития данной территории явились богатейшие природные ресурсы минерально-сырьевые, лесные и водные Главенствующую роль в хозяйственном освоении региона играют горнодобывающая и перерабатывающая промышленность (Г В Калабин, 2000, Г М Беляев, 2004)

Добыча полезных ископаемых позволяет выделить 3 промышленно-территориальных ареала (Л А Криночкин и др , 2004) Кировский - добыча и обогащение апатитов и нефелинов (города Апатиты и Кировск), железных руд (г Ковдор), медно-никелевых руд (г Мончегорск) и лапаритовых руд (п Ревда), Кандалакшский - сочетание алюминиевого производства, электростанций и рыбной промышленности, Костомукшский горнодобывающий и горнообогатительный комбинат, включающий добычу и обогащение железных руд Кроме того, имеются отдельные промышленные центры, не входящие в названные комплексы

Глава 2. Методика работ.

В ходе исследования проводилось изучение результатов, полученных при МГХК-1000 и по эколого-геохимическому проекту ЭБР и сравнение их возможностей

При МГХК-1000 площадное сопряженное геохимическое опробование проводилось по 4 компонентам природно-геологической среды (ПГС) почвы - верхний органогенный и минеральный горизонты, донные отложения и коренные породы Пункты сопряженного опробования располагались по возможности в центре квазиоднородных площадок, выделенных по результатам многофакторного районирования территории

Международный проект ЭБР был осуществлен силами ученых России, Финляндии и Норвегии и охватил территорию Финляндии и северо-запад России Основной целью проекта являлась оценка техногенного влияния на природные ландшафты всевозможных металлов, не только тяжелых, но и других, связанных с развитием промышленности в данном регионе

В ходе проведенного в 2000-2001 гг опробования отобраны мох, почвы, донные отложения и поверхностные воды со средней плотностью 1 проба

на 1000 км2 В результате этого на территории России были отобрано 1085 проб, а на территории Финляндии — 288 При этом на изученную территорию Карело-Кольского региона попадают 104 точки опробования

Для эколого-геохимических исследований на данной территории автором выбран верхний почвенный горизонт (AoAi) Это связано, прежде всего, с тем, что этот горизонт является основным аккумулятором техногенного загрязнения и, одновременно, биогеохимическим барьером

В основу расчета фоновых и аномальных содержаний положены аналитические данные, включающие как результаты ПКАЭСА (для МГХК-1000) на широкий круг химических элементов, так и специальных методов анализа химико-спектрометрического определения Au и рентгено-спектрохимического определения As, Th и U Соответственно для ЭБР использовались результаты анализов ЮР

Геохимическое поле химического элемента принято считать аномальным, если статистические параметры распределения этого элемента достоверно отличаются от геохимического фона Поэтому для всех определенных различными аналитическими методами химических элементов по исследуемому горизонту почв были рассчитаны региональные фоновые содержания Для этих целей использована программа Microsoft Excel, позволяющая исключить из общего массива данных заведомо аномальные содержания химических элементов

Оценки уровней загрязнения почв проведены по показателям, разработанным при сопряженных геохимическом и гигиеническом исследованиях окружающей среды городов Они учитывают распределение отдельных элементов, участвующих в загрязнении, и их ассоциаций, обусловленных поли-элементностью химического состава техногенных потоков, формирующих загрязнение К таким показателям относятся коэффициент концентрации химических элементов - величины отношений их средних содержаний к фону соответствующего элемента (Кс) и суммарный показатель загрязнения (Zc) (Сает и др , 1990)

Суммарный показатель загрязнения (Zc) представляет собой сумму превышающих фон величин Кс химических элементов, накапливающихся в техногенных аномалиях, и рассчитывается по формуле

Zc=ZKc - (п-1), где Кс - коэффициент концентрации элементов-загрязнителей, п - число аномальных элементов

Для выявления АГХП проведена статистическая обработка результатов анализов рассчитаны средние содержания, мода, медиана, минимальные и максимальные содержания, дисперсия, корреляционные матрицы для массивов; построены гистограммы распределения элементов. Исследования с помощью корреляционного анализа геохимических ореолов выявило чрезвычайную чувствительность корреляционных связей для выделения геохимических ассоциаций, которые имеют большое значение при наложении техногенного и природного загрязнений, что важно для исследуемой территории

На основании полученных корреляционных матриц выделены основные ассоциации химических элементов медно-никелевая - ЫьСи-Со-Сг, полиметаллическая - гп-РЬ-В1-Ва-А£, урано-ториевая - и-ТЬ и редкометальная - Се-Ьа-ЫЬ-УЬ-У Для этих ассоциаций с помощью пакета программ АгсС1й автором построены моноэлементные (по каждой ассоциации) и полиэлементные аномальные поля Их совмещение позволило получить интегральные карты аномальных геохимических полей

Глава 3. Ландшафты Карело-Кольского региона и их геохимические особенности.

Территория Карело-Кольского региона относится к району избыточного увлажнения и расположена в пределах двух географических зон - лесотундровой и лесной (северотаежной)

Огромную площадь занимают болота, преимущественно верховые В северной тайге преобладают еловые и сосновые леса Для лесотундры типичны березовые редколесья водоразделов, переходящие в долинах рек в настоящий лес (из березы, ели и сосны)

Растительность гор меняется с высотой Подножья и склоны до высоты 350-400 м заняты хвойными лесами Выше они сменяются березовым криво-лесьем и далее горной тундрой Горная тундра внизу представлена зарослями полярной березы и ивы, а выше сменяется лишайниково-кустарничковой растительностью

Природные условия рассматриваемой территории предопределили высокую изменчивость и комплексность почвенного покрова ее равнинной части

Подзолистые и горные тундровые почвы приурочены к относительно дренированным территориям преимущественного распространения суб-аэральных элементарных ландшафтов, для которых характерен промывной водный режим и кислый класс водной миграции

Глееподзолистые и болотно-подзолистые почвы соответствуют слабо-дренированным территориям и характеризуются полупромывным водным режимом, кислым глеевым и кислым классами водной миграции

Болотные почвы характеризуются застойным режимом увлажнения Для этих почв характерен кислый глеевый класс водной миграции

Маршевые почвы приурочены к ландшафтам морских побережий с се-зонно изменчивой окислительно-восстановительной обстановкой и характеризуются кислым и кислым глеевым классами водной миграции

Миграция химических элементов является их важным геохимическим свойством С ней связаны зоны накопления химических элементов, что приводит к формированию АГХП. В первую очередь, миграция химических элементов обусловлена их химическими свойствами Геохимическая классификация элементов по особенностям водной миграции (Перельман, 1968) приводится в табл. 1 Основные токсичные элементы, присутствующие в источ-

никах загрязнения исследуемой территории - Си N1 Со Сг Ът\ РЬ V Бе Мп и Мо Бе - подвижны и слабоподвижны в окислительной и глеевой обстанов-ках, которые развиты в Карело-Кольском региона (табл 2)

Наиболее четко условия миграции и накопления элементов прослеживаются в почвах Миграция химических элементов в почвах исследуемого региона складывается из противоположных процессов - сорбции, кислого выщелачивания и оглеения, она и зависит от щелочно-кислотных условий (рН) и окислительно-восстановительных процессов (ЕЬ) На поведение химических элементов в почве большое влияние оказывают геохимические барьеры

Таблица 1

Геохимическая классификация химических элементов по особенностям

Степень подвижности элементов Элементы и характер их миграции Условия накопления элементов

Слабо подвижные К Ва ЯЬ и Ве Сэ Т1 - катионы Р вп Се ЭЬ Аз - в анионной форме Накапливаются при засолении

Подвижные и слабо подвижные в окислительной и глеевой среде, инертные в сероводородной Zn N1 Си РЬ С<3 - в катионной форме, энергичная миграция в кислых и слабокислых водах и слабая в нейтральных и щелочных условиях Нз А§ - в катионной форме, подвижны в кислых и в щелочных условиях V и Мо Бе Яе - в анионной форме, энергичная миграция в кислых и щелочных водах Накапливаются на щелочном барьере Осаждаются на кислом барьере

Подвижные и слабоподвижные в восстановительной глеевой среде, инертные в окислительной и сероводородной Ре Мп Со Накапливаются на окислительном барьере

Слабоподвижные и инертные в большинстве обстановок А1 Т1 Сг Ът У ИЬ Ьа ТЬ Эс Та Ш В] Те

В почвах могут возникать сравнительно устойчивые коллоидные растворы, что повышает миграционную способность элементов Существенные коррективы в нее вносятся процессами сорбции За счет сорбции может происходить осаждение ионов и молекул из ненасыщенных растворов На иссле-

дуемой территории важнейшими сорбентами в почвах являются гумусовые вещества, глинистые минералы иллювиального горизонта почв, а также гидроокислы Мп, Бе и А1 За счет сорбции в почвах на данной территории происходит обогащение сорбента Си, N1, Со, Ва, Ъ\, РЬ, Аэ, А§, и и т д (см табл 2) Сорбции противостоят процессы кислого выщелачивания и оглее-ния

Процессы кислого выщелачивания являются основными в регионах с влажным климатом (к которым относится Карело-Кольский регион) и распространен в подзолистых почвах В ходе биологического круговорота за счет разложения растительных остатков в воды поступает углекислый газ и гумусовые кислоты В результате рН вод понижается (см табл 2, табл 3), а значительное количество осадков обеспечивает сквозное промачивание и кислое выщелачивание почв ЕЬ, как правило, превышает +0,4 в Воды содержат кислород и обладают окислительными свойствами В ходе выщелачивания катионы выносятся и замещаются водородным ионом (выносятся - Са, N3, К, вг, ТК, Си, Со, гп и т д.)

Процессы оглеения, развитые в почвах исследуемого региона - это восстановительные процессы, протекающие без участия сероводорода, в анаэробных условиях и приводящие к образованию почв сизой, голубоватой и пятнистой окрасок (Перельман, 1968) Чаще всего они сопровождаются интенсивной миграцией железа, либо переходом железа из одной формы в другую В анаэробных условиях железо и марганец становятся легкоподвижными ЕЬ нередко больше нуля, в кислых болотах и почвах (см табл 2) он достигает +0,2+0,4 в Оглеенный горизонт обычно обеднен Бе, Мп, Р, но иногда содержание Ие в нем не меняется С глеевыми водами (бескислородными или малокислородными, обеспечивающими оглеение почв) связана миграция Ре, Мп, Р, и, Си, Мо, 2п, РЬ В зависимости от степени оглеения возможно накопление Си, Сг, Мо, и, Эе, V

По комплексу рассмотренных выше признаков на изучаемой территории выделены 5 типовых ландшафтных обстановок (рис 1)

1 Горные лесные и горные тундровые ландшафты низких и средних слаборасчлененных гор и групп останцов с горными подзолистыми и тундровыми почвами на элювиально-делювиальных образованиях с выходами коренных пород

Для этих геохимических ландшафтов характерны повышенные содержания кобальта, меди, никеля, цинка, и пониженные - фосфора, ванадия и бария Ведущим геохимическим гипергенным процессом здесь является ме-ханогенез (см табл 3) Основные процессы миграции химических элементов в данных почвах связаны с кислым выщелачиванием (см табл 2), выносящим химические элементы за пределы профиля, а роль сорбционного барьера понижена, так как основные сорбентом здесь является гумус Этот слой в почвах очень маломощный, с чем связан высокий потенциал самоочищения почв от минеральных веществ

Рис. ! Геохимические ландшафты Карело-Кольского региона

Условные обозначения I - 5 ландшафтные обстановки 1 - горные лесные и тундрАВые ландшафты низких и средних слаборасчлененных гор, 1 ■ севсротаежные ландшафты денудационных равнин, 3 - северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин на моренных отложениях в комплексе с флювногляциальнымн; 4 -лесотундровые и северотасжные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин на моренных отложениях в комплексе с болотными; 5 - северстаежные ландшафты аккумулятивных и аккумулятивно-абразионных равнин на морских отложениях в комплексе с моренными и болотными и выходами коренных

Таблица 2

Характеристика геохимических ландшафтов_

Растительные сообщества Пре-обладающий тип почв Щелоч- но-кислотные условия Окислительно-восстановительные условия Типоморфные химические элементы Радиальные барьеры Потенциал самоочищения от минеральных загрязнителей Химические элементы, осаждающиеся на барьерах

1 2 3 4 4 б 7 8

1 Горные лесные и горные тундровые ландшафты низких и средних слаборасчлененных гор и групп останцов с горными подзолистыми и тундровыми почвами на элювиально-делювиальных образованиях с выходами коренных пород Гт Гп К О Н* сорбцион-ный высокий Вагп№ СоРЬСиОТ АяА^Ве

1 Северотаежные ландшафты денудационных равнин с ил-гаовиально-гумусовыми подзолами в комплексе с иллюви-ально-железистыми на элювиально-делювиальных образованиях в сочетании с моренными пиг пиж А — СА о Н* сорбцион-ный высокий Ваг;п№ СоРЬСиОТ АзА^Ве

3 Северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотно-подзолистыми почвами и ил-лювиально-гумусовыми подзолами на моренных отложениях в комплексе с флювиог- ПБ к к ов- о сорбцион-ный средний Вагпсаы1 СоРЬСиГ АзМа

слк Н*(НСО~ з) глеевый СиСгМои БеАдУ

ниях в комплексе с фгаовиог-ляциальными

4 Лесотувдровые и северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотными и болотно-подзолистыми почвами на моренных отложениях в комплексе с болотными Б ск В сорбцион-ный низкий ВагпС<3№ СоРЬСиР АгМп

глеевый СиСгМои БеАвУ

5 Северотаежные ландшафты аккумулятивных и аккумулятивно-абразионных равнин с глееподзолистыми, болотными, болотно-подзолистыми и маршевыми почвами на морских отложениях в комплексе с моренными и болотными, отмечаются выходы коренных пород Пг А — СК ОВ — о Н+ Н+(НСО~ з) сорбцион-ный средний Ва&1Сс1№ СоРЬСиР АаМп

глеевый СиСгМои ЭеАдУ

Примечания Преобладающий тип почв Гт - горные тундровые. Гп - горные подзолистые. Пиг - подзолы иллюви' ально-гумусовые, Пиж - подзолы иппювиально-лелешстые, ПБ - болотно-подзолнстые, Б - болотные, Пг - глеепод-золистые

Щелочно-кислотные условия и их днфф еренциация по почвенному профилю С'К - сильнокислые. К - кислые, С'ЛК - слабокислые

Окислительно-восстановительные условия и их дифференциация по почвенному профилю О - окислительные, ОВ - окислительно-восстановительные, В - восстановительные

Таблица 3

Характеристика фоновых параметров геохимических ландшафтов

Ландшафтмо-геохимическив комплексы ^ведущие гесиимичпскир продеты) Геры« (УК31Ьег> и горныстукдрмые ллндимфты нияшх и срйАнм им>борвсмл«ивннъ>х 10» с горним*<клзомепА>и шедший »учдривыми гкммми на «кжянипеив-ЛАЛКММЯПЬИЬО! ОТПСМЮНИЯК С АЫ((\1ЧШ «иоенмм {МодьГ'вмМ) рН 4,5 55 St Вв 400 50.0 I TI Мп Сг 1SOO1500,0' 40,0 Химичесм V Ni 25,0 40.0 «в элементы иихф Со ' Cu Zn 10 0 30 0 50,0 ОИОВьЮ СОД« РЬ Sn 15,С j Ю жания (мг'кг Мо вв »5 '20,0 Р 2000 Se Г 10 4,0 Zr Nb 60 0 , 30 Поиоэтель природной экологмчес-в хои опасности (ПЭО) 10,0 12 Т Геохимическая ассоциация .элемента» и »лпрках КОНЦ&НТрЛЦНИ ЧКСЛИТ«1Ь { химические элементы группы накопления ! аиаменагап» хииичвс*ив эламангы |руш1ы1 дефицита ' ! Со,,а Си , №1П2п)5Р11иМо1ЛСг,7 ! ^ ^ ;

Свверсгавккыв лакцаиафчи доиудацхоиних р«И1И1' С ИШ>т»МН1»ЧНуЫ)«Ч1ЫЫИ М иллювиапьно-мгвжстмм! подяолнм* ив »1Юви»>1Ы«>-мжиин<«пьи»1Х о-гложаииц* в юмллексе с модемными (Мехвксгвмэ опвлочнвз оисндогечвз) Соморо'жмкныв »мндшафч* «муиртнпикио-двмудмцюкиых рааимн г болопю-ледмпиетыми кммии и ипшмиагим-гум>«оеими подзолами к« иоре»>ых етожвнияхе комплекса! с флввка'пяци&ньиыи* 1,5 з 4 400 1000 100 0 100 0 1400'600 0 ¿0 0 I 1COO¡W)Of 30.0 15 0 40.0 15 0 10 ,8,0 20 0 10 t bO J0,0 [ 100! 10 10,и 2 0 1 10 ¿0 0 10 ¿00 Wl 3000 ■"0 3,0 10 40 60.0 3,0 60 0 1 ¿0 10 0 12 15,0 4 7 Мп, 2 ' ! 8л?02п й В, Мп1Л | №слСиовСОо7Г|<»./в*б .

Аптотучирспь-й и оомрслм>ип>№ г»кда>аф№ апумулмтнвио-деяушиминиьи! рйвиям с болотными Н ЛйЮТИО-ПОДЭОГИСТиМИ поымми на иоренммх «тгожвниях в шиплехс« С боттыми (Дв<ри в>т«и ичагочю инагкхннед} 3.5-4 S J5.0 100 0 1200 500 0 i 3¿ ¿ 46,0 ¿0 0 1 i í 0 , ¿0 0 100 1 5 1 ¿b ¿0.0 3000 10 4,0 600 JO 120 ¿0 „ Мо, В,^ V, З^фСоСй^Ъа^ 1

Стмрогмким? юыцжфш шунумтчтт к аиу^^иптжо-абимйижных рввним с ммлфйммггыш* Выттмы поджлисшми далзми мэриюеыы« почмми и жспсиисто-гуыуеоеыми ломопвми че трепа а гл имениях • комплекс« с иоиммяил болотный« и пыюпйми мренньп (Детритоонэд »«швивз гшкогмт«, олаппгамэ; Клерк ПОЧвЫ (НАМ. вомп, 1971) 23 S4 40,0 100,0 250 500 ! 1200 ¡ GB0 0 --i soco '1000 i¿0 70 I 40,0 ¡ 2¿,0 i 90 | 50 15' 80 1 200 a > 30 , so 1U0 42 ¿.0 4 10 ¿00 12 20 3000 т 10 4,0 7 30 58,0, 3.8 400 10 10 0 2,Ь 20 , 1

Примечание Для геохимических характеристик ландшафтов использовались пробы отобранные на значительном 10 км) расстоянии от месторождении и техногенных объектов

В почвах рассматриваемых ландшафтов формируются открытые вторичные литохимические ореолы, которым свойственны повышенные содержания Си, N1, Со, Хп

2 Северотаежные ландшафты денудационных равнин с иллювиально-гумусовыми подзолами в комплексе с иллювиально-железистыми на элювиально-делювиальных образованиях в сочетании с моренными

Эти геохимические ландшафты характеризуются слабо пониженными содержаниями бария в почвах (см табл 3) Содержания остальных элементов в почвах сопоставимы с региональным фоном

Ведущими гипергенными геохимическими процессами являются меха-ногенез и оксидогенез Здесь наблюдается сочетание сорбции и кислого выщелачивания (см табл 2) Мощность органоминерального горизонта гораздо больше, чем в горных почвах, поэтому гумусовое вещество выступает в роле сильного сорбента Помимо него сорбентом также является иллювиальный горизонт почв Активно происходят и процессы кислого выщелачивания (см табл 2, 3), которые определяют высокий потенциал самоочищения почв В этих ландшафтах происходит формирование как открытых, так и погребенных вторичных литохимических ореолов, влияние на химический состав почв коренных пород более слабое, нежели в вышеописанных геохимических ландшафтах, но все же это влияние заметно

При непродолжительном техногенном воздействии эти почвы могут сами справиться с загрязнением, но при длительном техногенном воздействии будет происходить накопление химических элементов в почвах, так как природные процессы выщелачивания не в состоянии регулировать вынос элементов из профиля

3 Северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотно-подзолистыми почвами и иллювиально-гумусовыми подзолами на моренных отложениях в комплексе с флювиогляциальными Они характеризуются повышенными содержаниями стронция и олова, пониженными меди, кобальта, титана и бария (см табл 3) Содержания всех остальных элементов близки к значениям регионального фона

Ведущими гипергенными геохимическими процессами являются опало-генез и оксидогенез Наибольшим распространением на территории описываемых ландшафтов характеризуются болотно-подзолистые почвы, в которых формируются два важных сорбирующих горизонта - верхний, оторфо-ванный слаборазложившийся и нижний иллювиальный Перенос элементов по профилю осуществляется процессами оглеения и кислой миграции Доминирование процесса накопления элементов в верхнем горизонте почв над процессами кислого выщелачивании и оглеения, определило средний потенциал самоочищения почв (см табл 2)

В описываемых ландшафтах формируются погребенные вторичные литохимические ореолы, влияние коренных пород на химический состав почв

отсутствует за счет сильных экранирующих свойств четвертичных отложений

4 Лесотундровые и северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотными и болотно-подзолистыми почвами на моренных отложениях в комплексе с болотными Эти ландшафты характеризуются слабым накоплением олова и пониженными бария (см табл 3) Содержания всех остальных элементов близки к значениям регионального фона

Ведущими гипергенными геохимическими процессами являются детри-тогенез, глеегенез и опалогенез Широкое распространение болотных почв в пределах описываемого ландшафта обусловило полное господство процесса сорбции химических элементов в верхних горизонтах почв и на гидроокислах Мп и Ре, чем и объясняется низкий потенциал самоочищения почв (см табл 2) В результате величина потенциала самоочищения для описываемых ландшафтов варьирует от средней (для болотно-подзолистых почв) до низкой (для болотных)

Здесь формируются погребенные вторичные литохимические ореолы, четвертичные отложения экранируют влияние коренных пород

5 Северотаежные ландшафты аккумулятивных и аккумулятивно-абразионных равнин с глееподзолистыми, болотными, болотно-подзолистыми и маршевыми почвами на морских отложениях в комплексе с моренными и болотными, отмечаются выходы коренных пород

Содержание большинства элементов в почвах близки к значениям регионального фона, кроме олова (накопление) и бария (пониженные концентрации) (см табл 3) Механизм миграции в пределах этих ландшафтов связан с поступлением химических элементов из подстилающих пород, а также из морской воды, так как в основном эти ландшафты располагаются вдоль побережья Белого моря Доминирующий процесс сорбции в почвах данных ландшафтов имеет специфику, связанную с адсорбцией металлов из морской воды Причем главными сорбентами здесь являются как верхний оторфован-ный почвенный слой, так и гидроокислы Ре и Мп, образование которых связано с процессом оглеения, широко развитого в глееподзолистых, болотно-подзолистых и болотных почвах При этом, роль процесса кислого выщелачивания незначительна Все вместе это определило изменение потенциала самоочищения от среднего у глееподзолистых и болотно-подзолистых почв до низкого - у болотных и маршевых

Ведущими гипергенными геохимическими процессами являются детри-тогенез, глеегенез, галогенез и опалогенез В пределах рассматриваемых ландшафтов формируются погребенные вторичные литохимические ореолы, влияние коренных пород не проявлено, так как они перекрыты экраном четвертичных отложений Потенциал самоочищения почв различный - от среднего у болотно-подзолистых до низкого у болотных и маршевых почв

Как выяснено, основными регуляторами формирования АГХП в установленных 5 ландшафтно-геохимических комплексах являются процессы

сорбции, кислого выщелачивания и оглеения Именно они определяют механизм накопления элементов в почвах и их реакцию на сильное техногенное воздействие Основным фактором формирования фоновых характеристик почв в Карело-Кольском регионе являются подстилающие породы - их мощность и состав

В результате учета геохимической специализации региона, ее проявленности в химическом составе почв и ведущих процессов регуляции накопления химических элементов в почвах, выявлено, что примерно 30% территории занято почвами, способными определенное время противостоять загрязнению и самостоятельно выводить токсичные элементы из своего профиля Примерно 35% территории занято почвами со средним потенциалом самоочищения - влияние на них кристаллических пород мало, а преобладание процесса сорбции над кислым выщелачиванием обусловило средний потенциал самоочищения И, наконец, на 35% территории распространены почвы с низким потенциалом самоочищения, влияние коренных пород на них практически отсутствует, а среди процессов доминирует сорбция, особенно биогеохимическая

Глава 4. Аномальные геохимические поля ландшафтов Карело-Кольского региона

По результатам исследований обзорного (1 2500000) и мелкого (1 1000000) масштабов построены, соответственно, две карты интегральных аномальных геохимических полей в почвах (рис 2 и 3)

Всего выделены 41 аномальное геохимическое поле, в том числе по данным ЭБР - 8 полей, а по МГХК-1000 - 33 поля

Основные аномальные геохимические поля, построенные по данным ЭБР, располагаются на севере территории в районе Хибин и Мончетундр В Хибинах выделяется большое аномальное геохимическое поле, где совпадают аномальные зоны всех ассоциаций В поле попадают такие города как Апатиты, Кировск Это территория распространения горных лесных и горных тундровых ландшафтов, где вторичные литохимические ореолы открыты Аномальная зона наблюдается и на другом берегу оз Большая Имандра -в районе города Мончегорска (также на площади развития горных лесных и горных тундровых ландшафтов)

Еще одна аномальная зона, где совпадают аномальные поля всех ассоциаций, наблюдается на юго-западе от оз Бабинская Имандра в районе Кю-ме-Тундр Здесь, как и в отмеченных зонах, развиты горные лесные и тундровые ландшафты На территории республики Карелия в межозерье Пяозеро, Тикшеозеро, Кундозеро и Кукас выявлена крупная зона, в которой совмещены аномальные поля всех ассоциаций Это территория распространения северотаежных ландшафтов денудационных равнин

I I - 2 3 4 5 6 'Л 7 / 8 /./,<)

Рис. 2 Карта интегральных аномальных геохимических полей по результатам международного проекта ЭБР

Условные обозначения: 1-3 ассоциации элементов: 1- 2п-РЬ-ВьВа-Л£; 1 - Ы( ■ Си-Со-Сг; 3 - ТЪ-и; 4-7 месторождения полезных ископаемы* и их рудно-формацноннын символ: 4 -крупные, 3-средние, 6- мелкие, 7 - рудопроявления; 8 - железная дорога; 9 - разрывные нарушения: а - тектонические швы 1-го порядка, разделяющие структурно-формационныс зоны, б - разломы внутренних частей струкгурно-формационных зон

4 Ч' 100

[_! 1 1=-1 1 СИ 3 4 • нь 5 [• С» 6 • N6 7 • Мо 8 /* 9 10

Рис. 3 Карта интегральных аномальных геохимических полей по результатам опробовании МГХК-1000

Условные обозначении: 1 - 4 ассоциации элементов: 1 - /г. РЬ В& Л;1; 2 Си-Со-Сг; 3 - ТЪ-и, 4 - Сс-Ьа-МЬ-УЬ-У; 5-8 месторождения полезных ископаемых и ихрудно-формацнонный символ: 5 крупные, 6 -средние, 7 - исл к ис, 8 - рудо проявления; 9 - железная дорога; 10- разрывные нарушения:

- тектонические шны 1-го порядка, разделяющие структурно-формационные зоны, б - рааломы внутренних частей стру [Сгурно-формационных зон

Что касается интенсивности, то наиболее интенсивно проявлена №-Си-Со-Сг ассоциация, что связано, прежде всего, с геохимической и рудогенной специализацией коренных пород региона, а также добычей и переработкой медно-никелевых руд Широкое распространение ассоциации гп-РЬ-В1-Ва-А§ вызвано как природными, так и техногенными источниками Развитие аномалий и-ТЬ вызвано, в основном, геохимической и рудогенной специализацией коренных пород

Помимо этого, следует отметить, что все аномалии ориентированы в направлении север - юг Крупная аномальная зона ассоциации 2п-РЬ-В1-Ва-протягивается от Мончегорска и Хибин до оз Топозера; она охватывает крупные техногенные центры - Мончегорск, Апатиты, Кировск Примерно такая же ориентировка характерна для аномальных зон ассоциации N1 -Си-Со-Сг

Для наиболее крупных комплексных аномальных геохимических полей по данным ЭБР установлена четкая латеральная концентрическая зональность - наиболее широко развиты площадные аномальные зоны полиметаллической ассоциации (Zn-Pb-Bl-Ba-Ag), меньшие площади, как правило, характерны для медно-никелевой ассоциации (№-Си-Со-Сг), наконец, ассоциация и-ТЬ развита на еще меньших участках, преимущественно в центральных частях АГХП Указанная зональность выявляется визуально и подтверждается графиками количественного соотношения площадей геохимических аномалий разных ассоциаций

Основная тенденция площадного распространения АГХП сохраняется на карте интегральных аномальных полей в рамках МГХК-1000 Помимо трех ассоциаций, выделенных по результатам проекта ЭБР, здесь выделена ассоциация редких и редкоземельных элементов Се-Ьа-ЫЬ-УЬ-У В соответствии с более крупным масштабом, по результатам МГХК-1000 выявлено значительно большее число АГХП - 33

Наиболее крупные аномальные геохимические поля расположены на севере территории, в районе Хибин и Мончетундр Крупное аномальное геохимическое поле выделено в районе города Мончегорска, при этом аномальные зоны проявлены в его пределах для всех ассоциаций В районе Хибин выделено аномальное геохимическое поле с центром в городах Апатиты, Титан и Кирове к В отличие от ЭБР, на этой карте аномальное геохимическое поле в районе Хибин выделено, прежде всего, по ассоциации Се-Ьа-ЫЬ-УЬ-У В основном по этой же ассоциации установлено аномальное геохимическое поле в районе Ловозерских Тундр, где оно очерчивает зону влияния комбината «Севредмет» (поселок Ревда) ТЬ-и ассоциация также проявлена здесь интенсивно, а полиметаллическая — не столь контрастно

На карте интегральных аномальных геохимических полей по МГХК-1000, как и в случае с ЭБР, в ядрах аномальных геохимических полей также выявлена латеральная концентрическая зональность

На рис. 2 и 3 видно, что довольно близко совпадают по площади аномальные геохимические поля 2 и 2, 3-1 и 4, 3-2 и 5, 3-3 и 3, 10, 4 и 15, 5 и 9, 16, 3 и 11, 3-4 и 20, выявленные по данным проектов ЭБР и МГХК-1000 соответственно Вместе с тем аномальные геохимические поля, установленные по данным МГХК-1000, как правило, меньше по площади и имеют более мозаичное строение, что, конечно, объясняется большей плотностью опробования при МГХК-1000 (1 пункт на 100 км2), чем при ЭБР (1 пункт на 1000 км2)

По данным ЭБР выявляются АГХП размера п*103 - п*104 км2 ранга ме-таллогенических зон, включающих все известные крупные месторождения, а также оконтуривающих зоны влияния крупных источников техногенного загрязнения По данным МГХК-1000 выявляются АГХП размером п*102 -п*103 км2 ранга рудных районов и узлов, включающих как известные месторождения различной крупности, так и ряд рудопроявлений, а также обрамляющие районы влияния различных источников техногенного загрязнения

Форма всех аномальных геохимических полей близка к линейной, овальной, иногда (при МГХК-1000) изометричной Преимущественно субмеридиональная ориентировка аномальных геохимических полей обусловлена, скорее всего, разломами глубинного заложения аналогичной ориентировки Осложнения морфологии обусловлены, по-видимому, основной особенностью ландшафтов изученной территории - их мозаичным строением

Как было показано выше, аномальные геохимические поля, выделенные как по данным ЭБР, так и МГХК-1000, имеют комплексный состав При этом выделяются четыре устойчивые геохимические ассоциации медно-никелевая (N1 - Си - Сг - Со), редкометальная (ЫЬ - Се - Ьа - УЬ - У - Хг), в которую иногда входят Бс, Р, 8г, Ве, урано-ториевая (и - ТЪ), полиметаллическая (Хп - РЬ - В1 - Ва - Аё)

Не образуют устойчивой ассоциации (но в тех или иных сочетаниях выявлены в аномальных геохимических полях) аномальные концентрации Ре, Мп, V, Мо, Ав и Т1

В табл 4 приведено сопоставление составов тех аномальных геохимических полей, выделенных по данным ЭБР и МГХК-1000, которые по площади занимают близкое положение Можно увидеть, что по ряду химических элементов, выявленных в аномальных концентрациях (Кс>1,5), составы аномалий совпадают Вместе с тем, это совпадение далеко не полное На основании построенных спектров распределения элементов и расчета коэффициентов корреляции для этих зон

Рис 4 Спектр распределения элементов для АГХП 3-1 (ЭБР) и 4 (МГХК-1000)

выявлено, что наибольшая сходимость составов аномальных геохимических полей установлена для АГХП 3-1 (ЭБР) и 4 (МГХК-1000) (рис 4), коэффициент корреляции равен 0,99

Различие в составах АГХП, выявленных по данным ЭБР и МГХК-1000, скорее всего вызвано двумя причинами Во-первых, не совмещены точки отбора проб почв, что, видимо, при неравномерном распределении аномальных концентраций химических элементов в почвах и вызывает определенные колебания состава

Таблица 4

Сравнение составов аномальных геохимических полей, выявленных _по данным двух проектов_

Аномальные геохимические поля, выявленные по данным ЭБР Аномальные геохимические поля, выявленные по данным МГХК-1000

их номера состав и коэффициенты концентрации их номера состав и коэффициенты концентрации

2 Ре7У5 8г4Сг4Соз№зСи2* 2 и5Со4Мп4ТЬ4СгзР2 5Си2Ва2гг2 >№2Се21Ч1,5

3-1 №29зСи,75Соф155е23Аз,бВе,, Сг10Мо7ТЬ7У6В16А&Ре5Саз 4 ^„СизоСоюСг^^РЬзи-, гп2Мо2УЬ2ть2мп2

3-2 8г75Ве26ииТЬ,4Р|2У„№,8е6 Мп4 5Мо4А54Си4Ва4В]4 Со3 5СгзСс1,РезВгзРЬ2гп2 5 НЬ33и17Ьа10Се88г8Си7ТЬ5В14 РЬз2г2УЬ2У2гп2Аё2Р2

3-3 Мп8и6Со6Мо4Сг41ЧцТ1зУз Ва3Си25Ве2ТЬ2 3 Со13Ьа12Ы18Се7УзСиз Мо28с2УЬ, 5

10-1 Сг5оМо5оК|4оСо7Си6А£5У5 РЬ3Са32п3Ва28с2УЬ2

10-2 Со40У^120Мп20Мо15Аи| 0Ва8 Си5и4Сгз8сз2пзРЬ2ТЬ2Ве28п2

3-4 ТЬ 14и9Со14Ве9Мо9А&Вг5 У4ВазСизСг3Мпз8ез8пзСс12 Р2А$, 5 20 У5оМо4оОа20Со20№15Сг13Аи10 Ц^бВа^^ТЬ^п^звгД^РЬ 2

3-5 8п^5В1зВе28г2Мо2РЬ2 N¡20,5 11-1 МозоМЬоОанСгиСоюидСизВед А85РЬзВа3ТЬзУ2 58с2УЬ2А§22п, 5

11-2 1^11оСг1вМо82п7 5Мп6Ва5Ьа5У5 Co4Cu4Yb4SnзPbзAg2 5Се28г2 5 Ве28с2А52

5 Мо5Сг48п3В1зТ|1з8е2 5Ва2 е Соги^ПгРЬгУгСёзРКиАЕ! 5 9 Мо501Ч140Сг,зОа|081110Со10Аз5 Ва52п58с5Си4РЬ28г25

16 Аи50и|оА54ТЬ4

"Примечание: Жирным шрифтом выделены индексы химических элементов, выявленных в аномальных концентрациях как по данным ЭБР, так и по данным МГХК-1000

Вышеизложенное свидетельствует о том, что по результатам геохимического картирования обзорного (1 2500000) и мелкого (1 1000000) масштабов выявлены АГХП, соответствующие по рангу металлогеническим зонам и крупным зонам загрязнения (ЭБР - масштаб 1 2500000), а также рудным районам и районам техногенного загрязнения (МГХК — масштаб 1 1000 000) АГХП, выявленные ПКАЭСА, вполне сопоставимы с АГХП, выявленным по результатам анализов прецизионными методами, но требуют заверочной детализации на площадях наиболее комплексных АГХП более точной аналитической базой

Глава 5. Источники геохимических аномалий в почвах и их экологическая роль.

Анализируя описанные выше аномалии, можно сделать вывод, что их формирование в органогенном горизонте почв может иметь два источника

• природный, связанный с месторождениями, рудопроявлениями и рудо-генными геохимическими аномалиями, а также специализацией коренных пород, что определяет обогащение четвертичных отложений их элементами,

• техногенный, связанный с деятельностью горнодобывающих и горно-перерабатывающих производств, селитебно-промышленными комплексами, железными и автомобильными дорогами и т д

Главные геохимические особенности изучаемой территории — уровни содержания химических элементов - в значительной мере обусловлены составом и геохимической специализацией коренных пород и наличием большого количества рудных объектов (крупных, средних и малых месторождений и рудопроявлений меди, никеля, хрома, редких элементов, урана, золота, молибдена, железа, титана, свинца, цинка и тд) Моренные отложения, сплошным чехлом покрывающие территорию, на участках горных массивов могут прерываться или обогащаться примесями коренных пород На таких участках почвы обогащены соответствующими элементами гораздо выше, нежели на территориях, где мощность моренных отложений большая

С другой стороны, наличие месторождений на описываемой территории обусловило развитие горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, к которым относятся. 1) добыча и обогащение апатитов и нефелинов (города Апатиты и Кировск), 2) добыча и обогащение железных руд (г Ков-дор, где расположен Ковдорский горно-обогатительный комбинат), 3) добыча и обогащение медно-никелевых руд (г Мончегорск), 4) добыча и обогащение лапаритовых руд (п Ревда, Ловозерский горно-обогатительный комбинат «Севредмета»), 5) сочетание алюминиевого производства и электростанций, энергию которых используют алюминиевые заводы (г Кандалакша), б) добыча и обогащение железных руд (Костомукша с горнодобывающим и горно-обогатительным комбинатом), 7) морской и рыбный порты, рыбокомбинат, лесопильно-деревообрабатывающий комбинат (Беломорск), В)

порт Кемь, расположенный на р Кемь при впадении её в Белое море и при пересечении с железной дорогой, 9) пегматитовая обогатительная фабрика (п Чупа)

Все вместе эти предприятия оказывают колоссальную нагрузку на геохимические ландшафты Карело-Кольского региона, являясь мощнейшим источником поступления химических элементов в почвы, которые в силу специфики региона, изначально уже обогащены этими же химическими элементами (табл 5)

Таблица 5

Сравнительная характеристика состава природных руд и техногенных выбросов и стоков

Город с промышленным производством Основные элементы-загрязнители техногенного происхождения Природный состав руд

Апатиты AgAlAsBBaBe*BlCaCd РеНкМоМпРЬБевгУ РТггЗгТЬЫЬМпТаТЪУСиЯЬСз ОаУВаРЬМогпНЯлВеАи

Кировск А§А1АвВВаВеВ1 СаМпБЬЗевгУ ТйгвгТЬМЬМпТаТЬУСиОаУВаРЬ МогпНЯлВеАи

Мончегорск NlCuCoCrFeAgAsBaBi СаСМН^ЬЗеОзКеЗг Г^СиСоСгТМпОаЗгёгВеВагп МоЗпУАйАивеТеВйЧРс!

Ковдор ГеУМпВСаН^ РеР2гЫЬШЪТаЬаСеУМпСоВе№ БсБгНГСиОаРЬУ

Ревда ЬаСеггМЬТаУУЬБг ТаНАЬаСеггГЧЬУУЬигпТ№ОаВе МпЬдБгТЖЬЗ

Кандалакша ВВаВеВ^РЬЗЬУ Си№Со8сСгТЮаРЬВе

Косто-мукша РеСгМ|СиМпРЬ8 FeSnScAuAsBlPbWScMoMnNlCr

^Примечание: Жирным шрифтом выделены индексы химических элементов, выявленных как в выбросах и стоках промышленных предприятий, так и в расположенных на этих же площадях АГХП

В таких местах, где происходит наложение двух источников поступления химических элементов в почвы, образуются высокоинтенсивные аномальные геохимические поля природно-техногенного генезиса

При этом важнейшими факторами накопления элементов в почвах будут являться процессы сорбции, кислого выщелачивания и оглеения, описанные выше От их интенсивности и распределения зависит формирование АГХП, в том числе с неблагополучной экологической обстановкой, что делает возможным прогнозирование развития процесса в дальнейшем

На эколого-геохимической карте (рис 5) отображены основные территории геохимического загрязнения почв Наиболее загрязненные территории расположены на севере и северо-востоке Карело-Кольского региона, в рай-

онах Мончегорска, Кировска и Апатиты, где наблюдается наибольшая плотность населения на данной территории - более 10 чел на км2. Зоны загрязнения расположены в пределах горных тундровых и горных лесных ландшафтов, относящихся к открытым районам, где формируются вторичные литохи-мические ореолы рассеяния Почвы, в которых сформированы зоны загрязнения, маломощны и в них преобладают процессы кислого выщелачивания, благодаря которым они обладают высоким потенциалом самоочищения Это дало возможность какое-то время почвам самостоятельно справляться с техногенным загрязнением Но длительность функционирования мощных техногенных источников привела к несостоятельности почвы самостоятельно справиться в антропогенной нагрузкой Процессы поступления и выноса химических элементов достигают определенного равновесия и дальше уже наступает доминирование накопления элементов над выносом, что приводит к формированию территорий с чрезвычайной экологической обстановкой

В таких же ландшафтных условиях сформировались зоны загрязнения в районе поселка Ревда и города Кандалакша

В центральной и южной части Карело-Кольского региона зоны и районы загрязнения имеют преимущественно природный источник, связанный с рудопроявлениями урана, тория, золота, меди, молибдена и цинка, которые выявлены на изучаемой территории Исключение составляет зона загрязнения, сформированная в районе Костомукши Ее происхождение имеет при-родно-техногенное происхождение, обусловленное добычей и переработкой железных руд (техногенный источник) и крупным железорудным месторождением, а также рудопроявлениями меди, золота и молибдена

Таким образом, интегральное воздействие природных и техногенных факторов в районах локализации сближенных крупных и средних месторождений, разрабатываемых нередко открытым способом с обогащением руд на обогатительных и их переработкой на металлургических предприятиях, является источником образования природно-техногенных аномальных геохимических полей значительных размеров и высокой интенсивности (табл 6).

Эти аномальные геохимические поля, прежде всего, в северной и северо-восточной частях Карело-Кольского региона содержат в своем составе широкий комплекс химических элементов, в том числе токсичных таких, как Ъа, Ав, Сё, РЬ, 8е (I класс опасности), Сг, Со, N1, Си, Мо (II класс опасности), V, Мп, Бг, Ва (III класс опасности), и определяют чрезвычайную экологическую обстановку на (см табл 6)

Как видно на рис 5, около 40% территории Карело-Кольского региона занимают территории неблагоприятного экологического состояния, из которых 15% - это территории развития природно-техногенных АГХП с чрезвычайной экологической обстановкой Расположены эти территории в районах с наибольшей плотностью населения

Таблица 6

Характеристика зон чрезвычайного экологического состояния

Источник Элементы-загрязнители и их коэффициенты концентрации Zc

техногенный природный

Мопчегорск (переработка сульфидного медно-никелевого сырья «Североникель») Среднее месторождение Р1 Си N1 N1293CU175C044 sSe^AsiiBen CrioMdhvVeBisA&sFesCdiThUz 5 603

Кировск и Апатиты (рудники и обогатительные фабрики АО «Апатит») Крупное месторождение ТК апатит Sr7sBe26 U|5Th|4Pi2V| |Ni9Se6Mn4 5Ba, BuCuiMOiASi Cd3FejBr3Co3 5Cr,Pb2Zn2 181

Кандалакша (Кандалакшский алюминиевый завод) Рудопроявле-ния Нива III - Мо M030N i20Gai 5Cr 13Co ioU9Cus As5 Ве4РЬзТЬзВазV2 sSc2Yb2Ag2Zni 5 114

Поселок Ревда («Севредмет» добыча и обогащение руд) Крупные месторождения N5 Nb67La3oCe25Zri2Sr5U5Zn5Ba4Y, Mo2 5 Th2Be2Yb, 3Pbi 3 152

Костомукша -(ОАО «Карельский окатыш» переработка железистых кварцитов) Крупные месторождения Ре Cu25MnjoMO]5Au7AS7V5Pb4 Ag3BaiZnjCr3SmSc2Co2Ni 15 89,5

Такая ситуация привела к тому, что 3 заповедника - Лапландский, Кос-томукшский и Кандалакшский оказались расположенными в пределах загрязненных территорий, в непосредственной близости к основным техногенным источникам загрязнения региона - Мончегорску, Костомукше и Кандалакше соответственно

При этом большая часть Лапландского государственного биосферного заповедника подвержена воздействию выбросов комбината «Североникель» (Мончегорск) Суммарный показатель загрязнения почв ^с) на территории заповедника достигает 120, поэтому его в настоящее время следует рассматривать в ряду заповедников, расположенных в зонах экологического бедствия (Южно-Уральского и Припятского заповедников)

Отрицательные антропогенные воздействия на природу Кандалакшского заповедника оказывает промышленность города Кандалакши, что выражается преимущественно в загрязнении атмосферного воздуха, морской воды и почв Суммарный показатель загрязнения почв фс) на территориях прилегающих к заповеднику, достигает 114

ки

О 100

■ !@2ПЗП4аЮ«: Г~\ 7

Рис. 5 Э колого-геохим ическая карта Карело-Кольского региона Условные обозначенвя: 1-4 экологическое состояние территорий:

1 - чрезвычайное; 2 - критическое; 3 - напряженное; 4 - удовлетворительное; 5 - элементы-загрязнители 1, 2 и 3 классов опасности;

6 - территории с плотностью населения более 10 чел. на км";

7 - территория заповедников

Костомукшский заповедник наименее других подвержен техногенному влиянию, но и он оказался в зоне влияния Костомукшского ГОКа, суммарный показатель загрязнения почв (Хс) на территориях, расположенных в непосредственной близи от заповедника достигает 89,5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Специфика геохимических ландшафтов Карело-Кольского региона является основным природным фактором, регулирующим формирование аномальных геохимических полей в почвах Экранирующая роль ледниковых отложений, варьирующая мощность и литология обусловливают степень отражения геохимических особенностей пород кристаллического фундамента Балтийского щита Эти особенности во взаимодействии с определяющими геохимию почв процессами сорбции, кислого выщелачивания и оглеения являются основными в изучении вопросов формирования аномальных геохимических полей Мозаичность и резкая изменчивость почвенного покрова, влекущая за собой изменение характера основных процессов, осложняет изучение данного региона в региональных масштабах, но в то же время делает его наиболее интересным для опробования новых методик изучения геохимических ландшафтов и их характеристик как основных факторов формирования АГХП при крупномасштабных исследованиях

Сравнение АГХП, выявленных при обзорном (1 2500000) и мелком (1 1000000) масштабах позволяет сделать следующие практические выводы по технологии геохимического картирования возможности ПКАЭСА как основного метода анализа при региональном картировании не исчерпали себя и вполне пригодны для дальнейшего применения в геохимии с условием заверки комплексных аномальных геохимических полей более точными прецизионными методами Что доказывается сопоставимостью выявленных АГХП при обзорном (1 2500000) и мелкомасштабном (1 1000000) картировании

Ландшафтно-геохимическая, металлогеническая и промышленная специфика региона определили основные возможные пути формирования аномальных геохимических полей природный (геохимическая и рудогенная специализация коренных пород), техногенный (влияние горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности) Сближенная площадная локализация природных и техногенных источников химических элементов при длительном их сосуществовании в условиях специфических геохимических ландшафтов привела к формированию территорий с чрезвычайной экологической обстановкой В результате этого большие территории, с высокой для данного региона плотностью населения, на севере и северо-востоке оказались в зоне экологического бедствия, охватив при этом особо охраняемые территории заповедников

Результаты выполненных исследований показывают настоятельную на территории Карело-Кольского региона необходимость продолжения геохи-

мических работ в более крупном масштабе с целью выявления закономерностей формирования АГХП в разных типах ландшафтов, сопоставления данных, полученных при геохимическом картировании различных масштабов, а также углубленного изучения лесотундровых и северотаежных ландшафтов региона Эти исследования необходимы для разработки мер по реабилитации загрязненных территории и разработки рекомендаций по рациональному природопользованию одного из важнейших регионов России

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1 Кальева О П Геохимия ландшафтов в решении экологических задач при многоцелевом геохимическом картировании (на примере Кольского полуострова)// Материалы Первой научной конференции молодых ученых и специалистов ВИМС, ИМГРЭ, ЦНИГРИ, Москва, 2002, с 170-178

2 Гуляева НГ Кальева О.П Эколого-геохимическая оценка северотаежных ландшафтов Карело-Кольского региона// «Разведка и охрана недр», М, «Недра», выпуск 3,2004, с 82-87

3 Golovin A., Gulyaeva N, Kal'eva О Ecologo-Geochemical Estimation of the North-Taiga Landscapes of Karelo-Kolskii Region// 3rd International Conference on Metals in the Environment in Vilnius, Lithuania, 2006, p 26-27

4 Головин A A , Гуляева H Г , Кальева О П Разномасштабное эколого-геохимическое картирование Карело-Кольского региона// «Разведка и охрана недр», М., «Недра», выпуск 9-10, 2006, с 127-132

5 Кальева О П Информационные технологии при разномасштабном эколого-геохимическом картировании Карело-Кольского региона// «Геоинформатика», № 3, 2006, с 28-36

Ошибки

стр. 5 - Это обусловлено природно-техногенными АГХП, токсичных химических элементов высокой интенсивности, содержащими комплекс и развивающихся

следует читать - Это обусловлено природно-техногенными АГХП, содержащими комплекс токсичных химических элементов высокой интенсивности и развивающихся

Подписано к печати 20 сентября 2007 г Формат 60^90 1/16 Уч -изд 1 л Тираж 100 Заказ 5-2007

Полиграфическая база ИМГРЭ

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кальева, Ольга Павловна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Общая характеристика Карело-Кольского региона.

1.1 Природные условия.

1.2 Геологическое строение и полезные ископаемые.

1.3 Хозяйственные особенности.

Глава 2. Методика работ.

2.1 Полевые работы.

2.2 Аналитические исследования.

2.3 Камеральные работы.

2.4 Методика составления карт.

Глава 3. Ландшафты Карело-Кольского региона и их геохимические особенности.

3.1 Ряды ландшафтов.

3.2 Роды ландшафтов.

3.3 Виды ландшафтов.

3.4 Типы и классы ландшафтов.

3.5. Ландшафтно-геохимические обстановки.

Глава 4. Аномальные геохимические поля ландшафтов Карело-Кольского региона.

4.1 Распределение аномальных концентраций химических элементов по данным проекта «Экогеохимия Баренцева региона» (ЭБР).

4.1.1 Моноэлементные аномальные геохимические поля.

4.1.2 Интегральные аномальные геохимические поля.

4.2 Распределение аномальных концентраций химических элементов по данным многоцелевого геохимического картирования масштаба 1:

МГХК-1000).

4.2.1 Моноэлементные анома^ные геохимические поля.

4.2.2 Интегральные аномальные геохимические поля.

4.3 Сравнение закономерностей распределения аномальных геохимических полей, выявленных по данным проектов ЭБР и МГХК-1000.

Глава 5. Источники геохимических аномалий в почвах и их экологическая роль.

5.1 Коренные породы и рудные объекты - как источник формирования АГХП.

5.2. Техногенные источники аномальных геохимических полей.

5.3 Эколого-геохимическая оценка территории Карело-Кольского региона.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Особенности формирования геохимических полей в ландшафтах Карело-Кольского региона"

Актуальность работы. Уникальность Карело-Кольского региона определяется его положением на северо-западе России в пределах Балтийского щита, на границе с Финляндией. Этот регион располагает богатейшими минерально-сырьевыми ресурсами и развитой горнодобывающей и перерабатывающей промышленностью.

Структура хозяйства данной территории не типична для других северных районов нашей страны. Ее отличает довольно развитая инфраструктура и обусловленный этим сильный техногенный прессинг на природную среду. Вместе с тем уязвимость северных ландшафтов требует к себе особенно бережного отношения. Пристальное внимание к этому региону экологов не только России, но и сопредельных Скандинавских стран, определяет актуальность его изучения.

Для такого важного и оригинального региона высока роль геохимических методов для оценки уровня техногенного загрязнения, связанного с деятельностью горнопромышленных комплексов, и оценки влияния рудных месторождений на окружающую среду. Эти месторождения с экологической позиции также являются природными источниками загрязнения.

Кроме того, до настоящего времени недостаточно разработаны методики геохимического картирования, интерпретации и оценки аномальных геохимических полей (АГХП) применительно к условиям Карело-Кольского региона. В частности не решены вопросы определения возможностей региональных геохимических работ мелкого и обзорного масштаба для выявления и интерпретации АГХП, образованных как природными, так и техногенными процессами. При высокой техногенной нагрузке важно установить роль геохимических ландшафтов в формировании АГХП, под которыми автор понимает часть геохимического ландшафта со свойственными ему аномальными значениями геохимических показателей.

Цель и задачи работы. Целью выполненных исследований явилось установление источников, закономерностей и особенностей формирования аномальных геохимических полей в почвах Карело-Кольского региона, выявленных по результатам разномасштабных региональных геохимических работ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение природных и техногенных источников образования аномальных геохимических полей.

2. Изучение геохимических особенностей ландшафтов, как регуляторов формирования аномальных геохимических полей.

3. Сопоставление характеристик аномальных геохимических полей, выделенных по результатам региональных геохимических работ мелкого (1:1000000) и обзорного (1:2500000) масштабов.

4. Эколого-геохимическая оценка аномальных геохимических полей Карело-Кольского региона.

Научная новизна работы. Впервые для Карело-Кольского региона на уровне обзорного (1:2500000) и мелкого (1:1000000) масштабов работ исследованы основные геохимические процессы, которые определяют особенности формирования аномальных геохимических полей в ландшафтах. Для Карело-Кольского региона доказана высокая эффективность региональных геохимических работ обзорного (1:2500000) и мелкого (1:1000000) масштабов для выявления и оценки разноранговых АГХП, что позволило выделить зоны и районы неблагополучного эколого-геохимического состояния.

Практическая значимость работы. Проведенные исследования позволили установить, что а) в условиях Карело-Кольского региона при геохимическом картировании обзорного (1:2500000) и мелкого (1:1000000) масштабов возможно применение приближенно-количественного атомно-эмиссионного спектрального анализа в сочетании с детализацией характеристик площадей АГХП по результатам прецизионных анализов, что позволит резко удешевить работы и повысить их эффективность; б) загрязнение окружающей среды на севере региона привело к острой экологической ситуации на территории Лапландского и Кандалакшского заповедников, особенно Лапландского, который можно рассматривать как аналог заповедников, расположенных в зонах экологических катастроф.

Фактический материал. В основу диссертационной работы положены результаты многоцелевого геохимического картирования масштаба 1:1000 000 (МГХК-1000) на территории листа 0-35, 36 (1999 - 2001гг.), проводимого с участием автора, и результаты геохимического опробования, выполненного в рамках международного проекта «Экогеохимия Баренцрегиона» (ЭБР) в 2000 - 2001 гг. За указанный период в результате МГХК-1000 отобрано и проанализировано 860 проб коренных пород, 2488 проб почв, 1217 донных отложений.

Помимо этого автором собраны, проанализированы и обобщены ретроспективные данные по ландшафтам, металлогении, полезным ископаемым, характеристике техногенных источников рассматриваемого региона, полученные различными исполнителями. Это отражено в списке использованной литературы, насчитывающей 120 работ.

Работа выполнена в Информационно-компьютерном центре ИМГРЭ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 159 страницах машинописного текста, содержит 50 таблиц, 61 рисунок и список литературы.

Основные защищаемые положения.

1. На территории Карело-Кольского региона выделены 5 ландшафтных комплексов, определяющие особенности формирования геохимических полей: а) горные лесные и тундровые ландшафты с горными подзолистыми и тундровыми почвами на элювиально-делювиальных образованиях; б) северотаежные ландшафты денудационных равнин с подзолистыми почвами на элювиально-делювиальных и моренных отложениях; в) северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотно-подзолистыми почвами на моренных и флювиогляциальных отложениях; г) лесотундровые и северотаежные ландшафты аккумулятивно-денудационных равнин с болотными и болотно-подзолистыми почвами на моренных и болотных отложениях; д) северотаежные ландшафты аккумулятивных равнин с глееподзолистыми и маршевыми почвами на морских отложениях с моренными.

Установлено, что регуляторами формирования АГХП в почвах, кроме геохимических особенностей почвообразующих пород, являются процессы кислого выщелачивания, сорбции и оглеения.

2. Установлено, что в почвах геохимических ландшафтов при геохимическом картировании обзорного масштаба (1:2 500 000) выявляются природные и природно-техногенные полиэлементные АГХП, соответствующие металлогеническим зонам и крупным зонам техногенного загрязнения, а при картировании мелкого масштаба (1:1 000 000) - АГХП, соответствующие по рангу рудным районам и районам техногенного загрязнения. Доказана корректность применения при таких работах приближенно-количественного атомно-эмиссионного спектрального анализа при уточнении характеристик выявленных АГХП прецизионными методами.

3. Проведенная эколого-геохимическая оценка территории позволила установить, что на 40% её площади экологическое состояние неблагополучное, а на 15% (на севере и северо-востоке) - чрезвычайно неблагополучное. Это обусловлено природно-техногенными АГХП, содержащими комплекс токсичных химических элементов высокой интенсивности и развивающихся в почвах сближенных районов локализации давно эксплуатируемых крупных рудных месторождений и длительного функционирования горно-металлургических предприятий.

Публикация и апробация работы. Результаты исследований докладывались на I научной конференции молодых ученый и специалистов ВИМС, ИМГРЭ и ЦНИГРИ, Москва,

2002 г. и III Международной конференции «Металлы в окружающей среде», Вильнюс, 2006 г. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе в журнале рекомендуемом ВАК.

Благодарности. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ГСП «Минерал» (Н.Б. Филиппову, В.А. Чекушину, И.В. Богатыреву, О.В. Томилиной), любезно предоставившим аналитические данные по проекту ЭБР. Глубокую признательность автор выражает кандидату г.-м. наук Г.М. Беляеву за консультации по геохимической специализации региона, Ю.А. Арестову за советы и поддержку при полевых работах. Автор приносит глубокую благодарность доктору г.-м. наук Г.С. Гусеву за консультации по рудной и металлогенической специализации региона. Искреннюю признательность автор выражает доктору г.-м. наук Н.В. Межеловскому за ценные советы по организации работы над диссертацией и редакторскую помощь. Искреннюю благодарность автор выражает кандидату г.-м. наук И.А. Морозовой за ценные консультации и практические предложения. Автор выражает благодарность кандидату г.-м. наук JI.A. Криночкину за ценные советы по технологии МГХК. Автор приносит глубокую благодарность кандидату г.-м. наук В.А. Килипко за помощь в организации цифровой обработки материала; Н.Г. Гуляевой за внимание, советы и поддержку при выполнении работы. Автор также признательна всем сотрудникам Информационно-компьютерного центра, оказавшим помощь в оформлении работы. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору г.-м. наук А. А. Головину за постоянную помощь и ценные советы.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Кальева, Ольга Павловна

Основные результаты были получены на ICP: Thermo Jarrel Ash IRIS/Duo ICP-AES был использован для определения Al, Ва, Са, Со, Fe, К, Mg, Mn, Na, Ni, Р, S, Sr, Zn; Perkin Elmer Sciex Elan 5000 ICP-MS для определения Ag, As, Ba, Be, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Rb, Se, Sb, Sn, Sr, Th, Tl, U, V, Zn; Perkin Elmer FIMS-400 использовался для определения Hg. Качество выполняемых аналитических работ регулярно контролировалось и соответствует международным стандартам (табл. 2.5) [106].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Карело-Кольский регион является одним из наиболее развитых северных регионов России. Его экономическое развитие связано в первую очередь, с мощной минерально-сырьевой базой, на основе которой происходило развитие промышленности. Такое пространственное совпадение двух источников загрязнения в условиях северной легкоранимой природы обусловило интерес к механизму формирования АГХП, их проявленности в региональном масштабе и оценке воздействия известных источников на формирование АГХП.

Специфика геохимических ландшафтов Карело-Кольского региона является основным природным фактором, регулирующим формирование аномальных геохимических полей в почвах. Экранирующая роль ледниковых отложений, их варьирующая мощность и литология коренных пород обусловливают степень отражения геохимических особенностей пород кристаллического фундамента Балтийского щита. Эти особенности во взаимодействии с определяющими геохимию почв процессами сорбции, кислого выщелачивания и оглеения являются основными в изучении вопросов формирования аномальных геохимических полей. Мозаичность и резкая изменчивость почвенного покрова, влекущая за собой изменение характера основных процессов, осложняет изучение данной территории в региональных масштабах, но в то же время делает его наиболее интересным для опробования новых методик изучения геохимических ландшафтов и их характеристик как основных факторов формирования АГХП при крупномасштабных исследованиях.

Сравнение АГХП, выявленных при обзорном (1:2500000) и мелком (1:1000000) масштабах позволяет сделать следующие практические выводы по технологии геохимического картирования: возможности ПКАЭСА как основного метода анализа при региональном картировании не исчерпали себя и вполне пригодны для дальнейшего применения в геохимии при условии заверки комплексных аномальных геохимических полей прецизионными методами. Это доказывается сопоставимостью выявленных АГХП при обзорном (1:2500000) и мелкомасштабном (1:1000000) картировании.

Ландшафтно-геохимическая, металлогеническая и промышленная специфика региона определили основные возможные пути формирования аномальных геохимических полей: природный (геохимическая и рудогенная специализация коренных пород, геохимические процессы миграции химических элементов в ландшафтах), техногенный (влияние горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности). Сближенная площадная локализация природных и техногенных источников химических элементов при длительном их сосуществовании в условиях специфических геохимических ландшафтов привела к формированию территорий с чрезвычайной экологической обстановкой. В результате этого большие территории, с высокой для данного региона плотностью населения, на севере и северо-востоке оказались в зоне экологического бедствия, охватив при этом особо охраняемые территории заповедников. Такие территории требуют к себе более пристального внимания и геохимического изучения. Наибольший интерес представляет изучение геохимических процессов в нарушенных техногенных условиях, как происходит их изменение при вмешательстве человека.

Результаты выполненных исследований показывают настоятельную необходимость продолжения геохимических работ на территории Карело-Кольского региона в более крупном масштабе с целью выявления закономерностей формирования АГХП в разных типах ландшафтов, сопоставления данных, полученных при геохимическом картировании различных масштабов, а также углубленного изучения лесотундровых и северотаежных ландшафтов региона. Эти исследования необходимы для разработки мер по реабилитации загрязненных территории и разработки рекомендаций по рациональному природопользованию одного из важнейших регионов России. Также интересно сравнить сходимость результатов мелкого и обзорного масштабов с более крупными масштабами, например 1:200 ООО, особенно для северной части территории, где более детально возможно отразить мозаичность геохимических ландшафтов и поэтому более тонко уловить регулирующие геохимические процессы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кальева, Ольга Павловна, Москва

1. Аламейко C.B., Апарин Г.П., Крючков А.Н. Географические информационныесистемы. Создание цифровых карт. Минск: Ин-т техн. Кибернетики HAH Белоруссии, 2000. - 276 с.

2. Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия.

3. Под ред. Израэля Ю.А, Калабина Г.В., Никонова В.В. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1999.

4. Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра / Моисеенко Т.И.,

5. Даувальтер В.А., Лукин A.A. и др. М.: Наука, 2002. - 403 с.

6. Арманд А.Д. Развитие рельефа Хибин и прихибинской равнины. Апатиты: 1964.245 с.

7. Аржанова B.C., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука,1990.-196 с.

8. Атлас Мурманской области. М.: Главное управление геодезии и картографии при

9. Совете министров СССР, Научно-исследовательский географо-экономический институт Ленинградского государственного университета имени A.A. Жданова, 1971.-33 с.

10. Афанасьев Б.В., Бичук Н.И., Дайн А.И., Жабин C.B., Каменев Е.А. Минеральносырьевая база Мурманской области // Минеральные ресурсы России. 1997. - №3. -с. 17-23.

11. Афанасьев Б.В., Бичук Н.И., Дайн А.И., Жабин C.B., Каменев Е.А. Минеральносырьевая база Мурманской области // Минеральные ресурсы России. 1997. - №4. -с.12-17.

12. Белов Н.П., Барановская A.B. Почвы Мурманской области. Ленинград: «Наука»,1969.-145 с.

13. Беус A.A., Григорян C.B. Геохимические методы поисков и разведки месторожденийтвердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1975. - 280 с.

14. Беус A.A., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды М.:1. Недра, 1976.-248 с.

15. Буренков Э.К., Морозова И.А., Гуляева Н.Г. Головин A.A. Ландшафтнаяинформация в решении задач регионального многоцелевого геохимического картирования // Отечественная геология. 1997. - №6. - с. 5 - 11.

16. Буренков Э.К., Трефилова Н.Я., Морозова И.А., Головин A.A. Функциональноерайонирование инвентаризация ресурсных зон хозяйственных и техногенных объектов // Отечественная геология. -1998. - № 1. - с. 3-5.

17. Буренков Э.К., Морозова И.А., Смирнова P.C. и др. Задачи и методыразномасштабного эколого-геохимического картирования // Эколого-геохимические исследования в районах интенсивного техногенного воздействия. -М.гИМГРЭ, 1990.-с. 4-15.

18. Буренков Э.К., Морозова И.А., Смирнова P.C. и др. Использование методологииприкладной геохимии в экологических исследованиях.// Геохимические методы в экологических исследованиях. М.: ИМГРЭ, 1994. - с. 3 -11.

19. Верховская JI.A., Сорокина Е.П. Математическое моделирование геохимическогополя в поисковых целях. М.: Недра, 1981. - 186 с.

20. Геология и геоэкология Фенноскандии, северо-запада и центра России. Материалы

21. XI конференции, посвященной памяти К.О. Кратца. Петрозаводск, 2000.

22. Геология СССР. Мурманская область. Под редакцией П.Я. Антропова. М.:

23. Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1958.-712 с.

24. Геохимия ландшафтов рудных провинций / Перельман А. И., Борисенко E.H.,

25. Касимов Н.С. и др. М.: Наука, 1982. - 261 с.

26. Геохимия окружающей среды / Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др.- М.: Недра,1990.-335 с.

27. Геохимическая оценка территории Восточно-Забайкальского полигона (порезультатам многоцелевого геохимического картирования) /A.A. Головин, И.А. Морозова, А.И. Ачкасов, Н.Г. Гуляева и др. М.:ИМГРЭ, 1998. - 183 с.

28. Геохимические процессы миграции рудных элементов / Под ред. Хитарова Н.И.,

29. Озеровой H.A., Перельмана А.И., Рехарского В.И. М.: Наука, 1977. - 272 с.

30. Гидрогеология СССР. Мурманская область и Карелия. Под ред. А. В. Сидоренко. М.:1. Недра, 1968.-736 с.

31. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.:

32. Высшая школа, 1988. 324 с.

33. Глазовская М.А. Ландшафтно-геохимические системы и их устойчивость ктехногенезу // Биогеохимические циклы в биосфере. Материалы VII Пленума СКОПЕ.-М.: 1976, с. 99-119.

34. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. М.: Высшая школа, 1981.-400 с.

35. Глазовская М.А., Парфенова Е.И., Перельман А.И. Борис Борисович Полынов. М.:1. Наука, 1977.- 143 с.

36. Годовой отчет Государственного комитета по охране окружающей среды в

37. Республике Карелия в 2002 г. Петрозаводск: Управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Республике Карелия, 2003 год. - 106 с.

38. Годовой отчет Государственного комитета по охране окружающей среды

39. Мурманской области в 1997 г. Мурманск: Государственный комитет по охране окружающей среды Мурманской области, 1998 год.

40. Годовой отчет Государственного комитета по охране окружающей среды

41. Мурманской области в 1998 г. Мурманск: Государственный комитет по охране окружающей среды Мурманской области, 1999 год.

42. Годовой отчет Государственного комитета по охране окружающей среды

43. Мурманской области в 1999 г. Мурманск: Государственный комитет по охране окружающей среды Мурманской области, 2000 год.

44. Годовой отчет Государственного комитета по охране окружающей среды

45. Мурманской области в 2000 г. Мурманск:, 2001 год.

46. Головин A.A. Классификация геохимической зональности // Разведка и охрана недр.-2009.-№9-10.-с. 90-97.

47. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000новая серия). Лист Q-(35)-37 Кировск. Объяснительная записка. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2001 г.

48. Государственная почвенная карта масштаба 1:1000000 лист Q-35,36 глав. Редактор

49. И.П. Герасимов, E.H. Иванова. М.: фабрика №10 ГУГК, 1986.

50. Гуляева Н.Г. Методические рекомендации по эколого-геохимической оценкетерриторий при проведении многоцелевого геохимического картирования масштабов 1:1000000 и 1:200000. М.: ИМГРЭ, 2002. - 72 с.

51. Гуляева Н.Г. Кальева О.П. Эколого-геохимическая оценка северо-таежныхландшафтов Карело-Кольского региона // Разведка и охрана недр. 2004.-№ 3. - с. 82-86.

52. Дежкин В.В., Снакин В.В. Заповедное дело (словарь-справочник). М.: НИА1. Природа, 2003. -307 с.

53. Добровольский В. В. География микроэелементов: Глобальное рассеяние. М.:1. Мысль, 1983.-272 с.

54. Добровольский В. В. География и палеогегорафия коры выветривания СССР. М.:1. Мысль, 1969.-278 с.

55. Добровольский В. В. География почв с основами почвоведения. М.: Просвещение,1976.-288 с.42