Эколого-геологические условия шанучского полиметаллического месторождения (западная Камчатка), их трансформации при разведке и добыче полезных ископаемых и влияние на систему "река - водосбор"

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Для рудных месторождений характерны природные геохимические аномалии с интенсивной аккумуляцией химических элементов, что, в зависимости от местных природных условий, по-разному влияет на качественные и количественные характеристики биотических компонентов эколого-геологических систем (ЭГС). В отличие от природных, техногенные геохимические аномалии, возникая при разработке месторождений, сопровождаются химическим загрязнением и механическим нарушением ЭГС. Эти процессы происходят в геологическом масштабе мгновенно - за несколько десятков лет, что нарушает эволюционно сложившееся экологическое равновесие в системе <водосбор-река>.

Анализ эколого-геологических условий при разной степени проявления природных геохимических аномалий и техногенного воздействия в сочетании с ГИС-технологиями позволяет выявить закономерности реакций наземной и водной биотических компонентов на трансформацию ЭГС, что имеет существенный теоретический интерес. В практическом отношении важно, что на территориях и акваториях с природными геохимическими аномалиями наиболее вероятно обнаружение длительно существующих признаков естественной деградации наземных и водных экосистем это позволяет отработать на них методы ранней диагностики антропогенных преобразований, нормирования допустимого воздействия на природную среду и минимизации техногенных эффектов. На Камчатке территории с природными геохимическими аномалиями обычно дренируются биологически высокопродуктивными ручьями и малыми реками, что позволяет получать здесь обильный сравнительный материал для изучения данных вопросов.

Актуальность темы определяется также и тем, что интересы горной отрасли, переходящей в последние годы от стадии геологоразведочных работ к эксплуатации месторождений, вступают в противоречие с интересами рыбной промышленности, традиционно опирающейся на возобновляемые ресурсы лососей и их нерестовые реки. Однако, несмотря на наличие конфликта <руда или лосось>, результаты геоэкологических исследований, проведенные в бассейнах лососевых нерестовых рек, единичны, фрагментарны и не имеют, за редким исключением (Ходулов, 2006; Bjerklie, LaPerriere, 1985; LaPerriere et all, 1985; Reynolds et all, 1985; Van Nieuwenhuyse, LaPerriere, 1986; Wagener, LaPerriere, 1985; Buhl, Hamilton, 1990), комплексного характера.

Цель работы выявление специфики природных эколого-геологических условий Шанучского кобальт-медно-никелевого месторождения (горный массив В. Тхонжа, Западная Камчатка), особенности их трансформации и влияния на систему <река-водосбор> по мере нарастания техногенного воздействия при разведке и опытной добыче руды.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить эколого-геологические особенности месторождения и наиболее значимые для функционирования водных экосистем показатели.

2. Зарегистрировать состояние наземной и водной биоты в условиях отсутствия антропогенной нагрузки.

3. Зафиксировать формирование дополнительных техногенных потоков вещества в результате деятельности по обустройству и освоению месторождения.

4. Оценить изменения исходного состояния абиотических и биотических компонентов экогеосистемы при техногенном воздействии.

5. Разработать критерии для картографического представления данных о влиянии эколого-геологических условий на состояние системы <река - водосбор>.

Научная новизна работы: впервые выполнена оценка эколого-геологических условий Шанучского полиметаллического месторождения, установлены закономерности техногенной трансформации абиотических компонентов эколого-геологических систем и реакции биотических компонентов на эти изменения в ходе геологоразведочных работ и опытно-промышленной разработки месторождения, использованы новые подходы при построении карты эколого-геохимического районирования М 1:10000.

Практическая значимость: полученные результаты применялись при разработке мероприятий по минимизации техногенного воздействия на окружающую среду, а также могут быть использованы для последующих исследований и решения конкретных задач геоэкологического мониторинга.

Фактический материал получен в ходе полевых исследований на территории Шанучского месторождения в 2003-2005 гг. Химический анализ абиотических компонентов выполнен в лаборатории Александровской опытно-методической экспедиции. Эколого-токсикологические работы (биотестирование горных пород, биоиндикация качества воды по диатомовому перифитону, оценка биоаккумуляции металлов и аномалий развития половых желез рыб) во Всероссийском НИИ рыбного хозяйства и океанографии и на кафедре низших растений биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Использованы фондовые материалы Камчатской поисково-съемочной экспедиции и проектная документация ЗАО НПО <Геотехнология>.

Личный вклад автора состоит в организации, планировании и проведении полевых работ на Шанучском месторождении, включая разбивку сети станций, отбор образцов природных компонентов, гидрологическую, гидробиологическую и ихтиологическую съемку. В камеральных условиях выполнены пробоподготовка для лабораторных анализов, определение содержания гумуса в почвах и органического углерода в донных отложениях, биотестирование горных пород, анализ и статистическая обработка лабораторных и полевых результатов, а также разработка карты эколого-геохимического районирования.

Защищаемые положения:

1. Современные эколого-геологические условия природных систем района Шанучского полиметаллического месторождения удовлетворительны для речных экосистем по ресурсным, геодинамическим и геофизическим факторам. По геохимическим показателям наблюдается весь спектр классов состояний эколого-геологических систем.

2. Разработка Шанучского месторождения приводит к локальной трансформации эколого-геологических условий, включающей рост загрязнения в ряду <почвы-донные осадки-поверхностные воды>.

3. Интенсивность влияния природных геохимических факторов и техногенного воздействия на поверхностные водотоки при опытно-промышленной разработке Шанучского месторождения обусловливает степень изменений водной биоты: снижения видового разнообразия, увеличения доли рыб с морфологическими деформациями органов, аккумуляции тяжелых металлов в мышцах и печени.

4. Эколого-геохимическое районирование территории Шанучского месторождения, выполненное на основе изучения естественного состояния эколого-геологических систем и их трансформаций в ходе опытно-промышленной добычи руды, с использованием, наряду с традиционными биогеохимическими критериями состояний наземных биогеоценозов, оценки состояния водной биоты.

Структура и объем работы: диссертация состоит из Введения, 5 глав, Заключения и Приложений, изложенных на 274 стр. текста, содержит 48 рисунков, 49 таблиц и список литературы из 164 наименования, из которых 55 иностранных.

Публикация и апробация работы: результаты исследований представлены на научной конференции (2005), VI и VII научных конференциях <Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей> (2004, 2005), Ломоносовских чтениях-2008, секция <Геология>. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, из которых одна в журнале, рекомендуемом ВАК. Автор участвовала в написании 7 научно-производственных отчетов.

Благодарности. Автор выражает благодарность за всестороннюю поддержку, ценные советы и предоставление самой возможности выполнения работы своим научным руководителям д.г.-м.н., профессору В.Т. Трофимову и к.б.н., доценту В.Н. Леману. Неоценимая помощь и внимание были оказаны к.-г.м.н. Т.А. Барабошкиной, за что автор выражает ей глубокую признательность. Автор также признательна к.б.н. Н.Г. Сторожук, к.б.н. Е.В. Есину, к.б.н. С.А. Соколовой, А.И. Старцевой, Е.В. Шульгиной, Н.А. Шкуриной за участие в обработке биологического материала, С.Р. Чалову и А.В. Улатову за помощь в сборе гидрологического и гидробиологического материала.