Губин В.Н., Ковалев А.А., Сладкопевцев С.А., Ясовеев М.Г. Экология геологической среды

Подождите немного. Документ загружается.

В. Н. Губин А. А. Ковалев

С. А. Сладкопевцев М. Г. Ясовеев

ЭКОЛОГИЯ

ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ

СРЕДЫ

Допущено

Министерством образования Республики Беларусь

в качестве учебного пособия для студентов

географических и геологических специальностей

высших учебных заведений

МИНСК

БГУ

2002

УДК 551.1/4 (07):535.2

ББК 26.3я7+26.8я7

Г93

Рецензенты:

доктор технических наук М. Ю. Калинин

(Институт проблем использования природных ресурсов

и экологии НАН Беларуси);

доцент А. Н. Кусенков

(Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины);

доктор геолого-минералогических наук,

профессор Г. И. Каратаев

(Институт геологических наук НАН Беларуси)

Губин В. Н.

Г93 Экология геологической среды: Учеб. пособие / В. Н. Губин,

А.=А.=Ковалев, С. А. Сладкопевцев, М. Г. Ясовеев. – Мн.: БГУ,

2002. –120 с.: ил.

ISBN 985-445-632-3.

Излагаются методика и критерии оценки состояния геологической среды.

Рассматриваются эколого-геологические проблемы освоения месторождений

полезных ископаемых и загрязнения подземной гидросферы в условиях

техногенеза. Освещены вопросы мониторинга геологической среды.

Для студентов геолого-географических специальностей вузов, а также специ-

алистов в области геоэкологии и рационального природопользования.

УДК 551.1/4 (07):535.2

ББК 26.3я7+26.8я7

Сладкопевцев С. А., Ясовеев М. Г., 2002

ISBN 985-445-632-3 © БГУ, 2002

ПРЕДИСЛОВИЕ

Экология как научная дисциплина, изучающая взаимоотношения

организмов и окружающей среды, в настоящее время играет важную

роль в сфере наук о Земле. Пристальное внимание к экологическим

проблемам в геологии вызвано тем, что влияние инженерно-хозяйст-

венной деятельности на состояние и ход развития геологической среды

создало конфликтные в экологическом отношении регионы. На рубе-

же веков наиболее ярко подтвердилось высказывание академика

В.=И.=Вернадского о том, что «с человеком, несомненно, появилась

новая огромная геологическая сила на поверхности планеты.

Равновесие, которое установилось в течение геологического времени,

нарушается разумом и деятельностью человечества».

Воздействие человека на приповерхностную часть литосферы

приобрело такие масштабы, что восстановительные функции

геологической среды не в состоянии нейтрализовать нарушенность и

загрязнение ее важнейших компонентов: горных пород, почв,

подземных вод и рельефа земной поверхности. Сложившиеся ныне

сложные, а в ряде случаев катастрофические экологические ситуации

дали стимул к экологизации наук геологического цикла.

В последние годы к решению многих экологических проблем все

шире привлекаются специалисты геологического профиля. Выпускники

вузов должны иметь определенную сумму знаний по теории и методам

экологической геологии, критериям оценки состояния и динамики

геологической среды в условиях техногенеза, принципам организации

и ведения мониторинга. Острый недостаток учебной литературы

эколого-геологического содержания привел к мысли создать пособие

«Экология геологической среды». Оно поможет молодым геологам и

географам в освоении лекционного материала и при подготовке

семинарских занятий по курсам «Экологическая геология»,

«Геоэкология», «Геоэкологические основы природопользования»,

«Мониторинг геологической среды».

Настоящее учебное пособие составлено на кафедре динамической

геологии географического факультета Белгосуниверситета под научным

руководством академика Белорусской горной академии, профессора

В.=Н.=Губина. Материал между авторами распределен следующим

образом: предисловие, главы 1–3, 5, 6 и заключение написали

В.=Н.=Губин, А. А.=Ковалев, С. А.=Сладкопевцев и М. Г.=Ясовеев; главу

4 – Е.=Б.=Ан-

типин, Ю. А.=Гледко и Т.=В.=Губина.

Пособие издано при финансовой поддержке Республиканского

научно-технического центра дистанционной диагностики природной

среды «Экомир» Национальной Академии наук Беларуси и

Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды

Республики Беларусь (г.=Минск).

Авторы

1. ЭКОЛОГИЯ В СИСТЕМЕ

ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Экологические идеи высказывались еще в античное время, а затем

в средние века. В начале ХIХ в. А.=Гумбольдт

впервые дал

развернутую систему связей органического мира с внешней средой. Он

писал, что его главным побуждением в научной работе «всегда было

стремление обнять явления внешнего мира в их общей связи, природу

как целое, движимое и оживляемое внутренними силами». Для

определения науки об «отношениях организмов к окружающей среде»

Э.=Геккель

в 1866 г. предложил термин «экология» (от греч. oikos –

жилище, местопребывание и logos – слово, учение). Впоследствии

вопросы экологии успешно разрабатывались многими учеными, и

экология оформилась в самостоятельную биологическую науку.

Важный вклад в экологизацию естествознания, в том числе

геологии, сделал В. И.=Вернадский

, который еще в 20-е годы ХХ в.

Гумбольдт Александр (1769–1859) – немецкий естествоиспытатель,

географ и путешественник. Исследовал природу Европы, Центральной и

Южной Америки, Урала, Сибири. Обосновал идею вертикальной зональности,

заложил основы общего землеведения и климатологии.

Геккель Эрнст (1834–1919) – немецкий биолог-эволюционист, сторонник

учения Чарлза Дарвина. Предложил первое «родословное дерево» животного

мира, сформулировал биогенетический закон.

Вернадский Владимир Иванович (1863–1945) – российский

естествоиспытатель-энциклопедист, минералог, геохимик, биогеохимик,

историк науки. Академик с 1912 г. Проводил исследования на Кавказе, в

Средней Азии, на Урале, путешествовал по Северной Америке. Его труды

являются основой решения проблемы окружающей среды.

наиболее глубоко разработал учение о биосфере. Он подчеркивал, что

«живые организмы являются функцией биосферы и материально и

энергетически связаны с ней, они также являются огромной

геологической силой, ее определяющей. В результате обменных

процессов изменяются не только сами организмы, но и окружающая их

абиотическая среда». В свете учения В. И.=Вернадского о биосфере

стало возможным научное познание связей между живой и неживой

природой, что, несомненно, оказало влияние на становление

геоэкологической науки.

Термин «геоэкология» впервые ввел К.=Тролль

в 30-х годах

прошлого столетия для изучения «экологии ландшафтов» путем

расчетов балансов вещества и энергии. Через балансы осуществлялась

оценка экологического функционирования ландшафтов. Современные

географы трактуют содержание геоэкологии более широко. Во-первых,

в объект исследования включаются не только природные, но и

антропогенные ландшафты. Во-вторых, четко определена цель науки –

оптимизация природопользования.

Начиная с середины 60-х годов географы развивают

«геоэкологический подход» (В. С.=Преображенский, Т. Д.=Александрова

и др.) к исследованию природных систем, при котором учитываются

связи меж-

ду компонентами природы и взаимодействие человека с окружающей

средой.

Основываясь на специфике геоэкологического подхода,

большинство исследователей пересечение географической науки с

изучением влияния хозяйственной деятельности на природные

компоненты и геосистемы в целом связывают с геоэкологией.

В сфере геологии экологическая проблематика наиболее

обстоятельно разрабатывается в 80-х годах ХХ в. При этом под

«геоэкологией» понимают науку, изучающую закономерные изменения

верхней части литосферы, или геологической среды, под воздействием

внутренних (эндогенных) сил Земли и внешних сред, в том числе и

техносферы (К. И.=Сычев, Г. А.=Голодковская и др.). В таком

определении геоэкологии литосфера рассматривается, с одной

Тролль Карл (1899–1975) – немецкий физико-географ. Проводил

исследования рельефа, климата, растительности и их взаимосвязей, проблем

экологии ландшафтов, гляциологии в горных районах Африки, Южной и

Северной Америки, Центральной Азии.

стороны, как литогенная основа жизни, а с другой – как источник

возможного воздействия на биосферу, и особенно на человека,

геохимических и геофизических полей, опасных геологических

процессов.

Объектом изучения геоэкологии является неживое вещество –

геологическая среда – многокомпонентная динамическая система

верхней части литосферы, включающей в себя горные породы, почвы,

зону свободного водообмена подземной гидросферы и протекающие в

них геологические процессы, а также рельеф земной поверхности.

Биотические компоненты, поверхностные воды, нижние горизонты

атмосферы в подобном толковании геоэкологии не рассматриваются,

поскольку не являются объектами геологии. Среди задач геоэкологии

выделяют два основных блока:

 изучение геологической среды как фактора воздействия на

человека;

 исследование среды в аспекте выявления опасных геологических

процессов, угрожающих безопасности людей и инженерным

объектам.

Таким образом, термин «геоэкология» применяется в

географических, геологических и других естественных науках при

решении проблем природоохранной направленности. Следовательно,

геоэкология – это междисциплинарная наука, изучающая состав,

структуру, закономерности функционирования и развития

природных и антропогенно преобразованных экосистем высоких

уровней организации. Она представляет собой сочетание,

своеобразный комплекс из биологических, геологических и

почвенно-географических наук, ставящих основной целью

сохранение природной среды и жизни

на Земле.

На рубеже ХХI в. сформировалось новое научное направление –

«экологическая геология», или «экогеология» (В. Т. Трофимов, Д. Г.=Зи-

линг и др.). Являясь наукой геологического цикла, она изучает

«верхние горизонты литосферы (включая подземные воды и газы) как

один из основных абиотических компонентов экосистем высокого

уровня организации (от биогеоценоза до экосферы)». Объектом

исследования экогеологии является приповерхностная часть литосферы

преимущественно в зоне возможного техногенного воздействия, а

предметом – экологические функции литосферы: ресурсная,

геодинамическая и геофизико-геохимическая.

Структуризация экогеологии как науки с учетом экологических

функций является наиболее комплексной, поскольку интегрирует

знания о приповерхностной части литосферы как основы

существования биоты и развития человеческого сообщества (рис. 1).

Термин «экологическая геология» является составной частью более

широкого понятия «геоэкология». Отсюда следует, что ранг термина

«экологическая геология» занимает более низкую иерархическую

ступень и сопоставим с понятиями «экологическое почвоведение»,

«экологическая гидрогеология» и др.

Рис. 1. Вариант структуризации экологической геологии по экологическим

Эколог и ческая геол о г и я

Ресурсная функция

приповерхностной

части литосферы

(эколого-

географическое

ресурсоведение –

знания о структуре и

закономерностях

пространственного

размещения ресурсов и

влияние их истощения

на биоту и человеческое

сообщество как

социальную структуру)

Геодинамическая фун-

кция

приповерхностной

части литосферы

(экологическая

геодинамика – знания

о ка-

тастрофических при-

родных процессах и

их экологических по-

следствиях, влиянии

на биоту и

человеческое

сообщество как

социальную

структуру)

Геофизико-геохимичес-

кая (медико-санитарная)

функция

приповерхностной части

литосферы

(экологическая геохимия

и геофизика – знания о

природных

геохимических и

геофизических

аномалиях, техногенном

загрязнении литосферы

и их влиянии на биоту и

человеческое

сообщество как на

социальную структуру)

БИОТА

Человеческое сообщество

функциям литосферы (по В. Т. Трофимову и др.)

1.2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА

КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ

Важнейшим абиотическим фактором развития экосистем и

биосферы в целом является геологическая среда. Ее состояние и

динамика обусловлены структурой верхней части литосферы,

природными (эндогенными и экзогенными) процессами и

хозяйственной деятельностью человека, или техногенезом. В свою

очередь геологическая среда оказывает влияние на процессы во

внешних оболочках Земли и на техносферу, созданную человеком.

Геологическую среду можно рассматривать, с одной стороны, как

литогенную основу жизни, а с другой – как источник возможного

воздействия на биосферу, и особенно на человека, геохимических и

геофизических полей, опасных эндо- и экзогенных процессов.

Геологическая среда – многокомпонентная динамическая система

приповерхностных горизонтов литосферы, характеризующаяся

конкретными горными породами, почвами, подземными водами,

тектонической обстановкой, геологическими процессами, рельефом

земной поверхности. Компоненты геологической среды

рассматриваются с точки зрения взаимодействия с различными

формами техногенеза и как минерально-сырьевой фундамент биосферы

на современном этапе ее развития. Геологическая среда является

составной частью природной среды.

Между геологической средой, внешними оболочками Земли

(атмосферой, гидросферой и биосферой) и хозяйственной

деятельностью человека существуют многочисленные и сложные

взаимные связи.

Влияние на геологическую среду внешних оболочек

многообразно по формам и различно в региональном плане (табл. 1).

Физическое воздействие затрагивает рельеф и самые верхние

горизонты горных пород. Повсеместным является влияние

температурного режима и влажности на процессы выветривания и

подготовки обломочного материала к перемещению. От

растительного покрова зависит активность биологического

выветривания. Ветер, вода (лед) и растения – ведущие факторы

экзогенного рельефообразования. Процессы формирования внешних

оболочек определяют напряженность естественных экологических