Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Природные самосветящиеся образования как экологический фактор на территории Горного Алтая

ВАК РФ 04.00.24, Экологическая геология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Шитов, Александр Викторович

ГЛАВА 1. Состояние проблемы

1.1. Классификация природных самосветящихся образований

1.2. Геологические предпосылки формирования ПСО

1.3. Вклады энергоактивных процессов в формирование ПСО

1.4. Взаимосвязь глобальных характеристик

Земли и ПСО

1.5. Биологические эффекты зон энергоперетока и активизации ПСО

1.6. Феноменология природных самосветящихся образований

Глава 2. Пространственно-временные характеристики ПСО на территории Горного Алтая

2.1. Аппаратура, методика построения и обработка данных

2.1.1. Технические характеристики аппаратуры программного обеспечения

2.1.2. Методика построений

2.2. Временные характеристики

2.3. Пространственные характеристики

2.4. О характере свечений

2.5. Процессы электрогенерации

2.6. Природно-техногенные электромагнитные процессы

Глава 3. Исследование мест активизации природных самосветящихся образований

3.1. Аппаратура, методика геофизических работ и обработка экспериментальных результатов

3.1.1. Аппаратура и методика работ

3.1.2. Методика обработки экспериментальных результатов

3.2. Региональная характеристика зон пространственной локализации ПСО

3.3. Характеристика локальных геофизических полей на микрообъектах Горного Алтая

3.3.1. Результаты изучения магнитного поля

3.3.2. Результаты изучения электрических полей

3.3.3. Результаты радиометрических исследований

3.3.4. Результаты газортутного ния и режимных наблюдений

3.3.5. Магнитотеллурическое зондирование

3.4. Временные особенности геофизических полей

3.5. Повысотные измерения магнитного поля

3.6. Другие микрообъекты Горного Алтая 3*6.1. Микрообъект «Тюнгур» пр офи лир ов а

Введение Диссертация по геологии, на тему "Природные самосветящиеся образования как экологический фактор на территории Горного Алтая"

Актуальность работы

Основным объектом геоэкологических исследований является геологическая среда - верхняя часть земной коры, представляющая собой литосферную и геофизическую основу экосистем, как часть среды обитания человека. На региональном уровне по важности влияния на формирование ландшафтов й геосистем, в частности биогеоценозов, геолого-геофизический фактор стоит на втором месте после климатического . Более крупные, после ландшафтных зон, ■единицы ландшафтного районирования связаны с определенными тектоническими, особенно, функционально важными в экологическом отношении, нео тектоническими структурами. Даже на сравнительно небольших участках и низком иерархическом уровне тектонический контроль легко прослеживается. В ряде случаев, формируются своеобразные микроценозы, выступающие в роли индикаторов геолого-геофизического строения среды.

В настоящее время, в связи с изучением последствий испытаний на Семипалатинском ядерном полигоне, многочисленных падений вторых ступеней ракетоносителей на территорию Горного Алтая, трансграничным переносом техногенного загрязнения с Рудного Алтая возникла необходимость в расширении и углублении экологических оценок. Большое значение имеет экологическая оценка территории с позиций комплексного подхода и строгого учета природных качеств геолого-геофизической среды.

В проблеме оценки экологического качества геолого-геофизической среды Горного Алтая важное значение имеют те процессы, которые позволяют оценить напряженность эко-и геосистем. В качестве таковых могут выступать явления, связанные с природными самосветящимися образованиями (ECO) . Эти образования весьма разнообразны по своему проявлению и составляют одну из специфик природной характеристики данной территории. Установленная периодичность этих образований [Дмитриев, Ботвиновский, 1995], в том числе и в изучаемом регионе [Дмитриев, 1998], свидетельствует об их включенности в общую систему периодичности процессов на Земле и в Космосе.

Генерация ПСО - это прямой признак наличия энергоемких процессов, поэтому возникает острая необходимость исследования этих образований, в первую очередь, с точки зрения их геолого-геофизической обусловленности.

Однако длительное время этому классу событий не уделялось должного внимания, поэтому появление в некоторых районах Республики Алтай жестких экологических стрессов, особенно в последние годы оказалось как бы неожиданным [Робертус и др., 1997ф]. Обстановка осложняется тем, что Горный Алтай представляет собой территорией, над которой по соответствующим тангажным плоскостям пролетели многими сотнями высоко тоннажные ракеты. Эти пролеты вызывали существенные изменения состояния в нижней ионосфере, за счет возникновения большой турбулентности. В ряде случаев, подобные возмущения в верхнем полупространстве ведут к стимулированию развития самосветящихся образований и всех последствий их проявления [Дмитриев, Плаксин, Семенов и др., 1991]. Поэтому, в проблемах экологической геологии Горного Алтая вопрос природных самосветящихся образований как индикатора нагруженности природных систем является достаточно актуальным.

Приуроченность данных образований к определенным геологическим структурам (активные разломы, зоны разуплотнения, тектоноактивные территории, месторождения и проявления полезных ископаемых и т.п.) свидетельствует об активизации геологических процессов в регионе и активном мас-со- и энергопереносе из нижнего полупространства на поверхность и атмосферу.

Цель работы

Комплексное геолого-геофизическое изучение широкого класса природных самосветящихся образований на территории Горного Алтая для выяснения их взаимодействия с геолого~ геофизической средой и общими экологическими свойствами территории.

Основные задачи исследования

В ходе работы были поставлены и решены следующие зада чи:

1. Изучить и обработать архивные данные встречаемости наблюдений природных самосветящихся образований на исследуемой территории.

2. Осуществить картирование встречаемости наблюдений природных самосветящихся образований и провести сравнение с картой размещения эпицентров земле трясений.

3. Разработать и апробировать методы геофизических исследований мест активизации самосветящихся образований.

4. Выявить геомагнитные и геоэлектрические особенности в местах активизации ПСО.

5. Оценить экогаологические качества территории и сравнить их с особенностями заболевания населения.

Научная новизна

Разработан и применен комплексный подход в изучении роли особенностей геологического строения и геофизических полей в генезисе этих образований. Для исследования причин и экогеологических последствий от воздействия этих образований были созданы методики геофизического изучения геомикрообъектов (мест воздействия). На основе разработанных методик были получены геофизические характеристики отдельных участков и установлены экогеологические признаки изменения среды. Картирование встречаемости наблюдений этих объектов не выявило прямой пространственной связи между самосветящимися образованиями и размещением гипоцентров землетрясений на территории Горного Алтая. Установлены зоны максимальной встречаемости образований и выявлены геолого-геофизические особенности (приуроченность к разломам, зонам повышенной электропроводности толщ горных пород г сильноградиентным аномалиям и др.).

Защищаемые положения

1. ПСО являются пряьлым признаком активизации лито-сфарных и астеносферных глубин и указывают на возможности вертикальных энерго- и массоперетоков. Б настоящее время обнаружена локализация ПСО в окрестностях активных разломов .

2. На изучаемой территории выявлен эффект пространственного не совмещения максимумов встречаемости сгущения очагов землетрясений и сгущения высыпания ПСО.

3. Обнаружен особый тип локальных геомагнитных аномалий в местах активизации ПС О.

Практическая значимость

1. Выявлена экологическая активность природных самосветящихся образований и их отрицательное влияние на здоровье человека. Значительная концентрация этих явлений в одном месте резко изменяет структуру геофизических полей, и это опосредованно влияет на связь (радио-, телефонную, спутниковую) , на радио технические и навигационные системы авиации. Построенные карты-схемы, отражающие максимальные градиенты встречаемости ПСО, могут рекомендоваться к применению в целях безопасности полетов, установления режимов связи и проектирования ЛЭП.

2. Разработана и апробирована методика построения дежурных экогеологических карт исследуемой территории - как по отдельным факторам (карты геофизических полей, локализации разломов, карты заболеваемости населения) , так и интегральные карты, с учетом частных слоев карт, отражающих расположение зон максимального экологического риска. Учет этих зон важен при ведении экогеологического мониторинга и при вовлечении новых территорий в бытовое и промышленное землепользование.

Фактический материал и методические разработки

Фактический материал, использованный в работе, собран автором в период с 1981 по 1998 гг. в ходе экспедиционных и полигонных исследований, связанных со специальными за-, даниями по сейсмологии и встречаемости самосветящихся образований в верхнем полупространстве. Участие в решение задач целевой програшлы "Исследование необычных явлений в атмосфере и ближнем космосе" (задание "Горизонт ^ГТ7 СО ЛЯ СССР" 1987-1990 гг.) на территории Горного Алтая и в Томской области позволило получить и обработать уникальный архив данных о ПСО по pic следуемой территории. В составе Томского отдела экспериментальных геофизических исследований и в содружестве с исследовательским отрядом "Поиск" (ИГиГ СО АН СССР) в 1987-98 гг. были проведены геофизические съемки отдельных участков : выполнены комплексные геофизические профиля на протяжении 20 км по территории Горного Алтая и прилегающим площадям, с часто-' той отсчетов через 5-10 м.

Основные выводы диссертации основаны на результатах обработки 25 тыс. замеров геомагнитного, геоэлектрического, радиационного полей при помощи различных компьютерных программ, включая и геоинформационные технологии картопо-строения. В своей работе автор пользовался фондовой и опубликованной литературы по исследуемой территории, а также материалами следующих организаций:

- Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН;

Алтайской геофизической экспедиции (ГП "Алтай

Гео") /

- Информационно-аналитического .Центра Минздрава Республики Алтай;

В методическом отношении работа автора подразделялась на разработку двух направлений: а) создание методик обработки исходных данных по описательным характеристикам природных самосветящихся образований для обнаружения общих закономерностей: и; б) создание новых комплексных программ для изучения микрогеологических объектов, называемых "пятнами воздействия" (мест активизации ПСО) для обнаружения характера отклика геолого-геофизической и биосферной среды.

Апробация работы

Основные результаты работы были опубликованы в разных изданиях в количестве 17 публикаций. Отдельные вопросы и результаты исследований обсуждались на симпозиумах и конференциях: "Непериодические быстропротекающие явлений в окружающей среде" 3 Международная школа - семинар, . Томск, 1992; "Проблемы выживания человечестваТомск, 1994; "Новое миропонимание: к синтезу духовных учений, философии, науки, культуры", ' Красноярск, 1995; Международном симпозиуме "Модели устойчивого развития Республики Алтай и стран Алтае-Саянского региона", Горно-Алтайск, 1996; научно-практической конференции "О создании единой региональной системы мониторинга окружающей природной среды и здоровья населения Сибири", Новосибирск, 1996; Международной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс", Новосибирск, 1997; "Особо охраняемые природные территории и объекты Республики Алтай и горных систем центра Евразии (пути и проблемы устойчивого развития)", Горно-Алтайск, 1997; "Проблемы экологии Южной Сибири", Абакан, 1997; 3-ей и 4-ой Международных научных конференций "Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов", Томск, 1997, 1999; Международной конференции ИНТЕРКАРТО-4 «ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий», Барнаул, 1998; регионального совещания «Мзлнерально-сырьевая база Республики Алтай: состояние и перспективы развития», Горно-Алтайск, 1998; научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии» , Томск, 1998.

Значительный объем полученных результатов включался в плановые отчеты для Головных организаций (ИЗМИРАН, Москва и в/ч 67947 г.Мытшц4) в соответствии со структурой частных технических заданий. В последние годы автор принимал участие в производственном отчете' «Результаты геолого-экологических исследований и картографирования масштаба-1:1000000 территорий Алтайского края и Республики Алтай», представленного в фондах ГП "Алтай-Гео".

Объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Она содержит 168 стр. машинописного текста, 37 рисунков, 10 таблиц.