Хорошо известно, что в пределах обширных территорий древних платформ, покрытых почти не деформированным осадочным чехлом фанерозойских отложений молодых разрывных нарушений выявлено очень мало. Вместе с тем дешифрирование разномасштабных топографических карт, аэрофотоснимков и космических снимков (КС) выявляет преимущественно линейные, иногда дугообразные зоны - линеаменты, выраженные в современном рельефе, что свидетельствует об их молодом возрасте. Линеаменты, выявленные по разным признакам, имеют гетерогенную природу, но в целом представляют собой зоны, хотя и очень слабой, но тектонической активности, отражающей особенности строения и развития не только самой верхней части земной коры, но и ее более глубоких горизонтов (Макаров, Сенин, 1983). Исследованиями последних десятилетий показано, что в пределах платформенных территорий протекают современные геодинамические процессы (Хаин, Сеславинский, 1993; Николаев, 1988; Винник, 1989; Рудаков, 1993; Сывороткин, 2002 и др.), сопровождающиеся пространственно временной дегазацией недр (Войтов и др., 1995; Ишанкулиев и др., 1997). Также установлено, что, по крайней мере, часть линеаментов характеризуется повышенными эманациями водорода, радона, гелия и других газов, что свидетельствует об аномальной проницаемости этих зон по сравнению с соседними участками плитного чехла. Вопросы происхождения линеаментных зон в чехле платформ, их связь со структурами фундамента, эволюция, причины активности, пока еще остаются в области предположений, хотя интерес к этим проблемам сейчас очень большой.
Комплексное использование линеаментного анализа и геохимических методов обнаружения тектонически активных структур, перекрытых слоем осадочных отложений позволяет сравнительно легко и быстро выделять зоны повышенной флюидопроницаемости земной коры. Изучение современных и новейших движений и, особенно, связь этих движений со структурой кристаллического фундамента и их отражение в чехле платформ, с помощью линеаментного анализа и геохимических методик представляет очень интересную и актуальную научную задачу, имеющую практический выход, в том числе и в геоэкологию.
выделение систем линеаментов в пределах центральной части Московской синеклизы и выявление возможной их связи с разломными зонами кристаллического фундамента, установление механизма передачи малоамплитудных подвижек в этих разломных зонах в верхние горизонты чехла и причины подобной <вибрации> фундамента платформы. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Установление участков повышенного экологического риска, располагающихся в пределах линеаментных зон, связанных с загрязняющими объектами техногенного происхождения.
Методика исследований.
Для решения сформулированных выше задач использовались:
1. Визуальное дешифрирование КС и разномасштабных топокарт методом линеаментного анализа, разработанным А. И. Полетаевым, Я. Г. Кацем, А. В. Тевелевым, Д. М. Трофимовым и др.
2. Компьютерное дешифрирование топокарт и КС по программе LESSA (А. А. Златопольский).
3. Газогеохимические исследования проницаемости линеаментов по методикам И.Н. Николаева, Г.И. Войтова, В.П. Рудакова, В.Л. Сывороткина и др. для установления зон повышенной трещиноватости по аномальным концентрациям водорода и радона.
Фактический материал.
В основу работы положены результаты дешифрирования КС и топографических изображений исследуемой территории различного уровня генерализации. Полученные материалы визуального и компьютерного дешифрирования КС и топокарт интерпретировались с привлечением многочисленных фондовых и опубликованных работ, отражающих современные представления о геологических особенностях строения территории. Также был проведен анализ геологических профилей с использованием данных 150 буровых скважин, пробуренных на воду.
Для обработки полученных данных широко применялись современные компьютерные технологии: программа LESSA, ARCVIEW, SURFER, Fotoshop, CorelDraw, векторизаторы и т. д.
Полевые работы по газогеохимическому опробованию на водород и радон проводились с 2004 по 2006 гг. В основу работы положены результаты 300 замеров подпочвенного воздуха газоанализатором водорода ВСГ-01 (МИФИ, Москва) и радиометром радона <Альфарад> РРА-01М-01 (ООО НТМ <Защита>, Москва). Собственные полевые наблюдения автора существенно облегчили задачу визуального ландшафтного дешифрирования изученного района.
Научная новизна.
Впервые на основе дешифрирования комплекса материалов дистанционного зондирования (МДЗ) и топокарт в масштабах 1:1000000 - 1:200000 выявлена детальная линеаментная сеть, отражающая глубинный структурный каркас региона.
Для данной территории впервые использовались комплексные исследования: метод линеаментного анализа МДЗ и топокарт и газоэманационная съемка (водород, радон), подтверждена связь линеаментов с зонами повышенной проницаемости и выявлена их роль в формировании геохимических ареалов.
Впервые показана роль линеаментов как возможных путей миграции загрязняющих веществ и установлены закономерности в их распространении.
Разработана технология совместного использования линеаментного анализа и газоэманационных исследований для решения задач структурно-геодинамического картирования и геоэкологического контроля в районах, характеризующихся повышенной техногенной нагрузкой.
Впервые выдвинуто предположение о роли лунно-солнечных приливов в активизации разломных зон фундамента и влиянии этого процесса на формирование зон тонкой трещиноватости в толщах платформенного чехла, которые выражены на земной поверхности линеаментами.
Практическая значимость работы.
Выявление структурного каркаса региона, зон повышенной трещиноватости и проницаемости, имеет большой практический интерес и может быть использовано для оценки стабильности блоков геологической среды при проектировании и строительстве сооружений военного, гражданского и промышленного назначения (объекты ядерной энергетики, ГЭС, водохранилища, захоронение вредных веществ, нефте- и газопроводы и т. д.). Проведенные исследования показали, что линеаментный анализ в комплексе с газоэманационной съемкой может эффективно использоваться для изучения современных геодинамических процессов и контроля напряженно-деформированного состояния земной коры, а также для оценки и прогноза развития геоэкологических процессов в зоне влияния технических сооружений. Линеаментная сеть представляет особый интерес для установления районов повышенного экологического риска, как зон активной микротрещиноватости и проницаемости, которые служат путями миграции загрязняющих веществ.
Достоверность полученных данных обеспечена применением аттестованных измерительных приборов и апробированных методик.
Апробация работы и публикации.
Основные положения, выводы и практические рекомендации по теме диссертации докладывались и обсуждались на международных и региональных конференциях: на 39 Всероссийском тектоническом совещании (Москва, 2006); на политехническом симпозиуме <Молодые ученые - промышленности северо-западного региона> (Санкт Петербург, 2004); на Международной научно-практической конференции <Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России> (Пенза, 2005); на VII Горшковских чтениях <Актуальные проблемы региональной геологии и геодинамики> (Москва, 2005); на VII Международной конференции <Новые идеи в науках о Земле> (Москва, 2005); на XII и XIII Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых <Ломоносов-2005> и <Ломоносов-2006> (Москва, 2005, 2006); на XLIII Международной научной студенческой конференции <Студент и научно-технический прогресс>, (Новосибирск, 2005); на XXI Всероссийской Молодежной конференции <Строение литосферы и геодинамика> (Иркутск: 2005). По теме диссертации самостоятельно и в соавторстве опубликовано 12 статей и тезисов докладов.
Защищаемые положения.
1. В пределах центральной части Московской синеклизы на основе визуального и компьютерного дешифрирования разномасштабных материалов выявляются линеаменты, совпадающие по своим простираниям с рифейскими - ранневендскими разломами фундамента Русской плиты. Эти линеаменты характеризуются повышенным содержанием газовых эманации, что свидетельствует об аномальной проницаемости этих зон, несмотря на отсутствие явных разломов в чехле.
2. Впервые предложена группа механизмов, обеспечивающих крайне незначительную, но длительную активность наиболее молодых разломов фундамента, обусловленную воздействием лунно-солнечных приливных сил, приводящих к возникновению в плитном чехле вертикальных зон микротрещинноватости, служащих путями миграции водорода и радона.
3. Линеаменты, как зоны современной микротрещинноватости, могут играть важную роль в миграции различных токсичных веществ, что позволяет прогнозировать участки повышенного экологического риска.
Объем и структура работы.
Работа состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 170 страницах машинописного текста, содержит 2 таблицы, 73 рисунка и список литературы, насчитывающий 244 наименования.
Благодарности.
Диссертация выполнена в Международном Университете природы, общества и человека <Дубна> под руководством д. г.-м. н., заведующего кафедрой динамической геологии МГУ и кафедрой экологии и наук о Земле Международного Университета природы, общества и человека <Дубна>, профессора Н. В. Короновского, которому автор безгранично благодарен и выражает глубокую признательность за внимание и помощь в написании работы.
Автор выражает признательность к.г.-м.н., доценту А. И. Полетаеву за помощь, благожелательное отношение, ценные советы и замечания. Автор искренне благодарен д.г.-м.н., профессору П. А. Игнатову, ценными советами которого пользовался на отдельных стадиях работы. Автор благодарит доцента кафедры динамической геологии МГУ В. А. Зайцева и сотрудника объединения <Аэрогеология> А. А. Златопольского за методические рекомендации и помощь в дешифрировании снимков. Автор искренне признателен за консультации и ценные советы д.г.-м.н М. А. Гончарову, д.г. -м.н В. Л. Сывороткину, д.г.-м.н Б. Г. Поляку, д.г.-м.н В. И. Макарову, д.б.н О. А. Макарову. Автор благодарит д.г.-м.н. Л. А. Сим и к.г.-м.н., доцентов кафедр динамической геологии МГУ и Экологии и наук о Земле М. А. Романовскую, Л. В. Панину, Г. В. Брянцеву, Н. В. Макарову, И. З. Каманину - за постоянную поддержку и советы; студентов Международного университета <Дубна> С. Харченко, А. Ковалеву, А Беркуту, К. Кашубе - за помощь в проведении полевых работ. А также выражает благодарность всему коллективу кафедры экологии и наук о Земле Международного университета природы, общества и человека <Дубна>.
