Наряду с понятием экогеология, в географии, геологии и
других науках, связанных с природоохранной деятельностью, используется
термин геоэкология, в который разные авторы вкладывают свой смысл.
Так, В.Т.Трофимов и др. (1997) считают геологическую экологию (геоэкологию)
" междисциплинарной наукой, изучающей состав, структуру, закономерности
функционирования и эволюции естественных и антропогенных экосистем
высокого уровня организации с целью сохранения жизнеобеспечения человека
и жизни на Земле " . В таком понимании геоэкология должна объединять
исследования экологических проблем Земли, проводимые в биологии,
геологии, географии, почвоведении, т.е. стать " биологией окружающей
среды " . В.И.Осипов и др. (1997) считают, что геоэкология - это
междисциплинарное направление, объединяющее только науки о Земле,
занимающиеся экологией геосфер. В этом случае она подразделяется
на экологию атмосферы (метеоэкологию), гидросферы (гидроэкологию),
почв (педоэкологию), литосферы (экогеологию). Согласно этим определениям
геоэкология - это фундаментальная междисциплинарная наука, находящаяся
на стыке ряда наук, занимающихся экологическими проблемами. Поэтому
геоэкология должна базироваться на комплексировании биологической,
геологической, гидрогеологической, почвенной, геохимической, геофизической
информации о состоянии природных систем, а главное - использовать
эту информацию для организации мониторинга. Под мониторингом понимается
система повторных измерений с прогнозом, анализом, слежением за изменением
в пространстве и во времени параметров природной среды с оценкой
состояния биосферы и принятием рекомендаций для управленческих решений
по защите биоты и человека от антропогенно-техногенного воздействия,
а также контроля за их осуществлением. Главные задачи экологического
мониторинга - получение объективной, по возможности, количественной
информации об изменении биологических, геологических, гидрогеологических,
почвенных, геохимических, геофизических параметров природной среды в глобальном, региональном
и локальном масштабах. Геофизической информации, получаемой в большом
количестве с помощью экспресс-методов и позволяющей создавать простые
системы мониторинга, должна принадлежать большая роль, поскольку
ее можно использовать во всех перечисленных научных дисциплинах.
В результате комплексного геосистемного мониторинга даются оценки
территорий с точки зрения их медико-санитарного состояния и возможности
нормального функционирования экосистем.
Геоэкологии в геофизике должно соответствовать
фундаментальное научное теоретическое направление, которое можно
назвать геофизической экологией или геофизикой биотехносферы. Это
направление геофизики имеет тот же ранг, что и геофизика атмосферы,
гидросферы и литосферы, которые вместе с физикой Земли и составляют
геофизику (общую или фундаментальную геофизику).
Предметом исследования геофизической экологии являются
физическое состояние и свойства, изменение в пространстве и во времени
естественных (космических и земных), искусственных (антропогенно-техногенных)
физических полей окружающей человека и биоту среды. В нее с учетом
сказанного выше входят:
- природная среда (части атмосферы, литосферы, гидросферы);
- геологическая среда (почвы, грунты, горные породы и подземные воды);
- географическая среда (географические системы или природно-территориальные комплексы разного уровня организации (фации, урочища, наборы урочищ, ландшафты), взаимосвязанные в пространственно-временной организации материи на уровне ландшафтной среды Земли) [Дьяконов К.Н., 1988];
- поверхностная гидросфера (акватории рек, озер, шельфы морей и океанов);
- биосфера и техносфера (биотехносфера);
- социосфера.
Геофизическая экология как фундаментальный раздел
геофизики, связанный с изучением экологических проблем физическими
методами, находится в стадии формирования. Глобальный характер космических
и земных физических полей (гравитационных, магнитных, электромагнитных
и др.), их пространственно-временная дифференциация, косморитмичность
и космокатастрофичность позволяют нам считать, что они играют главную
роль в развитии Земли, литосферы, биосферы [Разработка концепции мониторинга природно-техногенных систем, 1993]. Поэтому правомерность геофизической экологии
(геофизики биотехносферы) не вызывает сомнения. Научно-прикладной
же раздел геофизической экологии - экологическая геофизика (экогеофизика)
активно развивается. В этом разделе настоящей работы рассмотрены
три основных направления экогеофизики, связанных со структурными
(геодинамическими) нарушениями, вещественными (геохимическими) и
энергетическими (полевыми и физическими) видами загрязнения окружающей
среды.
Во всех рассмотренных выше прикладных методах геофизики
(глубинной, региональной, разведочной и инженерной) в той или иной
мере решаются экологические задачи. Их выделение в экологическую
геофизику следует начать с построения физико-геологической модели
источника экоаномалий (ФГМЭ) (Вахромеев Г.С., 1995). Это
необходимо для осмысленной постановки задач, выбора геофизических
методов для их решения, а также рациональной методики работ и интерпретации
получаемых данных.
Под ФГМЭ можно понимать абстрактное тело простой
геометрической формы, которым можно аппроксимировать источник экоаномалий.
Например, захороненный радиоактивный источник - это точечный источник,
зона тектонического нарушения - вертикальный пласт, пленка нефтепродуктов
в грунтовом потоке - горизонтальная тонкая плоскость и т.п. Источник
экоаномалии выделяется из вмещающей среды одним или несколькими петрофизическими
свойствами и излучением (созданием) физических полей. В приведенном
выше примере это повышенная радиоактивность источника и аномальное
гамма-поле; повышенные электропроводность, альфа-активность, магнитность,
теплопроводность зоны тектонического нарушения и аномальные электрическое,
радоновое, магнитное, тепловые поля; пониженные значения удельного
электрического сопротивления, диэлектрической проницаемости пленки
нефтепродуктов. ФГМЭ, по Г.С.Вахромееву (1995), могут быть:
статическими (постоянными во времени, например, создаваемыми радиоактивным источником или зоной нарушения) и динамическими (переменными во времени, например, наблюдаемыми над пленкой нефтепродуктов);
двуальтернативными, когда геопространство делится на аномалосоздающий объект и вмещающую среду (например, в случае радиоактивного источника) и многоальтернативными, состоящими из нескольких возмущающих источников (например, в случае зон нарушений и пленки нефтепродуктов);
детерминированными (закономерно обусловленными и рассчитываемыми), например, радиоактивное тело, зона нарушений, и вероятностно-статистическими, например, пленка нефтепродуктов;
априорными, используемыми при проектировании работ и решении прямых задач, и апостериорными, которые получаются при интерпретации и решении обратных задач.
Кроме того, ФГМЭ могут быть локальными, региональными,
планетарными, близповерхностными и глубинными, постоянными, низкочастотными,
высокочастотными, импульсными и др. Разумеется, каждый экологический
объект, исследуемый с помощью геофизики, может быть представлен несколькими
ФГМЭ, постепенно меняющимися по мере получения дополнительной информации
в ходе комплексных геолого-геофизических исследований.
Экогеофизическая информация отличается высокой
точностью, воспроизводимостью и экспрессностью съемок, получением
большого числа параметров, возможностью проведения дистанционных
и повторных измерений, разработанностью компьютерных технологий получения
" пометодных " и комплексных физических параметров. Конечной
целью интерпретации является использование геофизических параметров
для получения тех или иных экологических, экогеохимических, экогеодинамических,
экогидрогеологических и других экопараметров путем установления корреляционных
связей.
Ниже рассмотрены сущность, задачи и методы геодинамического,
геохимического и физического (энергетического) направлений экогеофизики.
Геодинамическими природно-техногенными процессами называют:
- извержения вулканов;
- изменения напряженного состояния горных пород, приводящие к уплотнению, разрушениям, обвалам, осыпям и другим гравитационным процессам;
- сейсмичность, обусловленную удаленными, местными естественными и техногенными землетрясениями;
- оползневые процессы и абразию берегов, вызываемые природными процессами и инженерно-технической деятельностью;
- карстовые явления, связанные с суффозией (вымыванием) рыхлых пород и растворением карбонатных пород подземными водами, возрастающими при изменении их режима под воздействием природно-техногенных факторов;
- криогенные процессы, сопровождающиеся переходом температуры пород от отрицательной к положительной и приводящие к деструкции мерзлоты, а значит, к изменению физико-механических и прочностных свойств горных пород.
Природные геодинамические процессы развиваются
или в виде плавных ритмичных изменений с периодами от секунд до миллионов
лет, что является признаком " порядка " в литосфере и на Земле,
или в виде катастрофических проявлений - " хаоса " [Атлас временных
вариаций природных процессов, 1994]. " Порядок " и " хаос "
определяются как земными, так и космическими причинами и передаются
через физический вакуум. Он характеризуется безмассовой энергией
высокой плотности и наличием колебаний. Сложение ритмов разной природы,
например влияния Солнца, планет, Луны, может привести к резонансам,
вызывающим катастрофы. Поскольку геологическая среда является неоднородной,
состоящей из твердых частиц, пустот, флюидов, слоев, блоков и т.п.
с разным напряженным состоянием, то ритмы и катастрофы передаются
по-разному и фиксируются в породах неодинаково. А.Синяковым высказана
гипотеза локальных геофизических резонансов (ЛГР), согласно которой
сложение взаимодействий разных объектов Солнечной системы и космоса
может быть направлено в некоторую локальную часть Земли, в " заданное "
время (прошедшее и будущее). Возникший здесь ЛГР оказывает мощное
воздействие на природу, технику, человека, что и приводит к природно-техногенным
катастрофам, а также к нарушениям функциональной деятельности людей
(оцепенение), сопутствующим техногенным катастрофам. Разработанные
им алгоритмы, программы и результаты математического моделирования
позволили объяснить некоторые антропогенно-техногенные катастрофы
локальным геофизическим резонансом.
Современное состояние инженерно-геологических условий
и прогноз их изменений под действием геодинамических природных и
техногенных процессов и факторов можно охарактеризовать введенным
В.Т.Трофимовым понятием устойчивости геологической среды (УГС). Под
УГС следует понимать зависимость геологической среды (ГС) от состояния
и скорости развития эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних)
природных, а также техногенных процессов. Они, в свою очередь, изменяют
геолого-геофизические свойства: физико-механические и деформационно-прочностные,
характеризующие тензо- и виброчувствительность; водно-физические
свойства, меняющие ее флюидочувствительность, и геофизические (плотность,
намагниченность, электропроводность, упругие параметры, теплопроводность
и др.), которыми и определяются аномалии физических полей.
Наблюдается непрерывное усиление естественных и
техногенных геодинамических процессов. Плавные, эволюционные процессы
приводят к отклонению состояния литосферы от оптимального, а катастрофические
- к разрушению среды обитания и гибели людей.
Основными разделами геодинамической экогеофизики
являются: экосейсмология, экогравитация, экогидрогеофизика, экокриология.
Назад| Вперед
|
