Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология

Подождите немного. Документ загружается.

12.3. Концептуальные основы составления

эколого-геологических карт

Определение содержания эколого-геологических карт приведено ранее.

В основу методики их составления положено учение об экологических функциях

литосферы. Оно позволяет вычленить объект эколого-геологических исследова-

ний в виде эколого-геологических свойств литосферы и их взаимосвязей с биотой

и техногенезом.

Опираясь на эти представления, В.Т.Трофимовым, Д.Г.Зилингом и

Н.С.Краси-

ловой (1998) были разработаны и предложены концептуальные основы эколого-

геологического картографирования, которые можно рассматривать в качестве его

методической базы, отвечающей требованиям, изложенным выше. Они включают

ранее приведенное определение содержания понятия

"эколого-геологическая

кар-

та" и следующие позиции:

1) ранжирование состояния эколого-геологических условий литосферы в це-

лом или ее компонентов должно производиться на согласованное число классов;

2) критериями выделения классов состояния эколого-геологических условий

литосферы и связанных с ними зон экологического состояния экосистем на картах

служат ряд показателей, которые разделяются на тематические, пространственные

и динамические;

3) выделение классов состояния эколого-геологических условий литосферы

и зон состояния экосистемы может и должно осуществляться на основе небольшо-

го числа наиболее представительных показателей, но обязательно с использовани-

ем и взаимным учетом тематических, пространственных и динамических крите-

риев оценки;

4) основные требования к геологической основе эколого-геологической кар-

ты - отображение на ней показателей, на базе которых возможна площадная оцен-

ка экологического состояния картируемого объема литосферы и разработка про-

гнозных оценок;

5) классификация эколого-геологических карт по содержанию и масштабу

должна учитывать все их многообразие и обеспечивать возможность учета эколо-

го-геологической обстановки при реальном проектировании экологически ориен-

тированных мероприятий;

6) характеристика состояния эколого-геологических условий литосферы или

их оценка в тех или иных категориях должны отображаться на эколого-геологиче-

ских картах всех типов фоновой цветовой закраской;

7) выбор способов отображения на карте интегральной оценки состояния эко-

лого-геологических условий литосферы может проводиться на основе "суммиро-

вания" оценок различных экологических свойств отдельных компонентов лито-

сферы разными способами.

Кратко раскрывая содержание первой из них, подчеркнем, что на современ-

ном этапе оптимальна четырехранговая структура, предусматривающая выделе-

ние классов удовлетворительного (благоприятного), условно удовлетворительно-

371

го (относительно неблагоприятного), неудовлетворительного (весьма неблагопри-

ятного) и катастрофического состояний эколого-геологических условий литосфе-

ры (см. раздел 3.2). При использовании предложенного подхода самым важным и

принципиальным является даже не столько число выделенных классов состояний

эколого-геологических условий, а обязательное сопоставление состояния экосисте-

мы и ее абиотической составляющей (в данном случае литосферы) с ее компонента-

ми. Только тогда обеспечивается эколого-геологическая оценка состояния объекта ис-

следований. Общее представление об изложенном подходе к оценке состояния эколо-

го-геологических условий литосферы и ее компонентов изложено в главе 3.

Вторую позицию прокомментируем так. Тематические критерии выделения

классов состояния эколого-геологических условий литосферы и связанных с ним

зон экологического состояния экосистем являются по сути индикаторными, позво-

ляющими на основе ботанических, зоологических, медико-санитарных и соб-

ственно геологических критериев оценивать состояния биоты и экосистемы в це-

лом. Выбор их зависит от конкретных ландшафтно-климатических и геологиче-

ских условий территории и степени антропогенного влияния. Эти оценки допол-

няются анализом пространственных и динамических критериев, учитывающих

площадь поражения и скорость нарастания негативных явлений через прямые ха-

рактеристики (проценты площади, проценты в год и т.д.). Оценка состояния лито-

сферы проводится на основе ресурсных, геодинамических, геохимических и гео-

физических показателей. Ресурсные показатели дают представление о веществен-

но-энергетическом состоянии, геохимические и геофизические - о загрязнении

и развитии геопатогенных аномалий, геодинамические - о развитии деструктив-

ных геологических процессов природного и антропогенного происхождения.

В пояснение третьей позиции важно отметить, что ее реализация в каждом

конкретном случае - по существу, предмет специального содержательного иссле-

дования. Следует также подчеркнуть, что единого интегрального показателя со-

стояния эколого-геологических условий литосферы и экосистемы в природе не су-

ществует; однако число наиболее представительных показателей может быть све-

дено к разумному минимуму.

Четвертую позицию поясним подробнее. Геологическая основа эколого-гео-

логической карты должна позволить осуществить обоснованное вычленение тер-

риторий или литосферных блоков, однородных по своему строению и с близкой

реакцией на техногенное воздействие и его экологические последствия. Она обес-

печивает учет и отражение экологических свойств литосферы, влияющих на со-

стояние и комфортность проживания биоты и человека. Следовательно, выбор ва-

рианта геологической основы в каждом конкретном случае - процесс творческий,

далекий от шаблона; он определяется двумя главными факторами - функциональ-

ной спецификой картируемого компонента литосферы (ресурсной, геодинамиче-

ской, геофизической и геохимической) и масштабом карты. Так, для карт, ото-

бражающих эколого-геохимическую компоненту, это будут факторы, обусловли-

вающие патогенность геохимических аномалий и условия миграции водных рас-

творов, а для карт эколого-геофизических компонент - факторы, обусловлива-

372

ющие приуроченность и характер неоднородности геофизических полей. В каче-

стве таковых могут быть разные структурные неоднородности литосферы - зоны

глубинных разломов, зоны повышенной проницаемости и другие. Их выбор опре-

деляется масштабом карты и видом (типом) картируемого геофизического поля.

При оценке эколого-геологического состояния приповерхностной части лито-

сферы, обусловленного неоднородностью геодинамической функции, в качестве

приоритетного варианта геологической основы карты (для горно-складчатых тер-

риторий) можно предложить определенный иерархический ряд региональных, ло-

кальных и элементарных природно-территориальных систем. Признаками их вы-

деления последовательно являются: структурно-тектонические особенности тер-

ритории —> геоморфологические (морфоструктурные)

-»

морфометрические —> со-

став, мощность и обводненность четвертичных отложений —> характер почвенно-

растительного покрова. Учет перечисленных факторов (признаков) обеспечивает

возможность анализа и прогноза динамики развития экзогенных геологических

процессов, а, следовательно, и их воздействия на биоту.

При оценке состояния эколого-геологических условий приповерхностной ча-

сти литосферы за счет неоднородности геохимических полей наиболее удачным

вариантом геологической основы карты представляется иерархический ряд таксо-

номических единиц, выделяемый на основе учета ландшафтно-геохимических

факторов, определяющих миграцию элементов. Для горных территорий это будут

ландшафты высокогорий, средне- и низкогорий, предгорных равнин. Они отлича-

ются между собой по характеру и составу почв, растительности, водному балансу.

В их составе выделяются трансэлювиальные, трансаккумулятивные и транссу-

пераквальные ландшафты более низкого уровня, определяющие возможность го-

ризонтальной миграции загрязнителей. Они достаточно четко увязываются с гео-

морфологией территории и морфометрическими характеристиками рельефа. Сле-

дующим таксономическим уровнем является класс водной миграции в гумусовом

горизонте почв, контролирующий условия миграции различных элементов. Далее

идут ландшафты, выделяемые по почвообразующим и почвоподстилающим поро-

дам, а микроландшафты - по составу растительности, способной накапливать ток-

сиканты и дающие начало трофической цепи миграции элементов. Определенные

нюансы в эту общую схему разработки геологической основы вносит генезис па-

тогенных геохимических аномалий. Для природных аномалий (в соответствии

с эпюрой загрязнения) предпочтение должно отдаваться породам, включающим

повышенные концентрации элементов, с которыми связаны геохимические про-

винции, а для техногенных аномалий - сорбционные и окислительно-восстанови-

тельные характеристики почв (особенно гумусового горизонта), являющегося

основным геохимическим барьером на пути вертикальной миграции загрязнителя.

Выбор набора (уровня) перечисленных таксонов определяется масштабом карты.

Таким образом, геологическая основа эколого-геологических карт должна от-

ражать те свойства литосферы, которые через геологические процессы, геохими-

ческие и геофизические поля воздействуют на биоту. Отсюда следует вывод, что

для поставленных целей практически невозможно предложить единую геологиче-

373

скую основу эколого-геологических карт, удовлетворяющую всему многообразию

экологических свойств литосферы. Ее целесообразно составлять отдельно для

каждой экологической функции литосферы, а возможно и для их отдельных эле-

ментов (геофизических полей, типа геохимических аномалий, парагенетических

групп геологических процессов). Уровень и возможность последующей интегра-

ции геологической основы эколого-геологических карт- вопрос открытый и пока

весьма проблематичный.

Последняя позиция также требует специального пояснения. Ее реализация от-

крывает перспективу осуществления интегральной оценки не только на базе

"балльного" подхода, всегда являющегося субъективным, но и на основе установ-

ления класса состояния по наиболее экологически неблагоприятному компоненту

литосферы либо ее экологической функции. Для этого на основе матричной ле-

генды эколого-геологической карты (рис. 49) определяется максимально "неблаго-

приятное" экологическое свойство литосферы (через ее экологические функции),

которое и определяет класс состояния территории. Для учета всей гаммы экологи-

ческих свойств литосферы (состояний) составляется циклограмма с выделением

сегментов по числу анализируемых свойств и ранжированием их по классам со-

стояний. Примеры такой оценки приведены на рис. 50 с показом класса состояния

территории и оценкой экологических свойств литосферы в соответствии с рис. 49.

374

Приведенный на рис. 50 тип циклограммы должен характеризовать на карте

каждый анализируемый контур (выделенный таксон районирования), реализуя

на практике принцип оценки территории по экологически "худшему" показателю.

Предполагаемая оценка отличается большей адресностью и корректностью по срав-

нению с балльной. Она конкретно отвечает на вопрос: что и где нуждается в инже-

нерной защите или природоохранных мероприятиях.

Резюмируя сказанное, можно констатировать, что, с одной стороны, назрела

реальная необходимость в составлении нового типа геологических карт - эколо-

го-геологических, а с другой - что существуют достаточно четкие практические

предпосылки к разработке содержания этих карт на базе предлагаемых концепту-

альных подходов и учения об экологических функциях литосферы.

12.4.

Примеры

эколого-геологических

карт

разного содержания и масштабов

Эколого-геологические карты, содержание которых отвечает сформулирован-

ным требованиям, начали составляться геологами лишь в последние годы. Наибо-

лее широкое распространение получили эколого-геодинамические и эколого-гео-

химические карты.

375

Эколого-геодинамические

карты

На таких картах отображаются особенности эколого-геологических условий,

обусловленные реализацией геодинамической экологической функции литосфе-

ры. Чаще всего такие карты составляются как карты эколого-геодинамического

районирования.

Карта эколого-геодинамического районирования центральной части Мол-

давской плиты масштаба 1:200 000 составлена Д.Г.Зилингом, М.А.Харькиной

и В.А.Осиюком. Легенда карты состоит из четырех разделов, каждый из которых

несет определенный объем эколого-геологической информации.

Первый раздел, определяющий содержательную часть и само название карты,

включает оценку состояния эколого-геодинамических условий территории. В ка-

честве критериев такой оценки для обособления классов состояния эколого-геоло-

гических условий верхних горизонтов литосферы рассматривались сейсмическая

балльность, пораженность территорий оползнями и оврагами, смыв почвенного

горизонта, ожидаемая просадочность грунтов, скорость роста подтопленных тер-

риторий (с глубиной залегания грунтовых вод менее 3 м), объем и величина пере-

работки берегов водохранилищ, скорость их заиления, а при оценке биотической

компоненты экосистемы плотность населения на территориях различной функци-

ональной организации, человеческие жертвы при землетрясениях, плодородие

почв. В левой части таблицы, в виде которой выполнен этот раздел легенды,

по вертикали выделены три класса состояния эколого-геологических условий

(удовлетворительное, условно удовлетворительное и неудовлетворительное),

в центральной (по горизонтали) - собственно критерии оценки интенсивности

проявления геологических процессов и их последствий, а в правой части таблицы

описаны экологические последствия (отдельно для человека и экосистемы) с вы-

делением зон различного состояния экосистем: нормы, риска и кризиса (табл. 72).

Второй раздел легенды также выполнен в форме таблицы, в которой система-

тизированы данные о территориальных природных таксонах разных порядков,

обособленных на исследованной территории (табл. 73). Здесь же приводится ин-

декс каждого выделенного таксона в точно таком же виде, как он показан на карте.

В третьем разделе легенды систематизированы данные о функциональной

организации хозяйственного использования территории. Выделяются следующие

шесть ее типов: селитебно-промышленный, сельскохозяйственный, транспорт-

ный, водохозяйственный, лесохозяйственный и природоохранный. В рамках ряда

из них выделяются подтипы, причем каждый тип и подтип выделены на карте

определенными штриховыми условными знаками.

В четвертом разделе легенды, названном "Прочие обозначения", сгруппиро-

ваны сведения о различных типах границ, показанных на карте, буквенные индек-

сы, присвоенные различным геологическим процессам, и буквенно-цифровые ко-

ды, которые характеризуют каждый контур, выделенный на карте. В числителе

каждого такого индекса приведено буквенно-цифровое обозначение данного тер-

риториального таксона с учетом функциональной организации территории, в зна-

376

менателе - интегральная оценка состояния экосистемы (норма, риск, кризис) че-

рез последствия проявления геологических процессов.

Систематизированная в легенде в виде четырех разделов информация на кар-

те отражена следующим образом. Цветовое фоновое изображение на карте отда-

но характеристике состояния эколого-геологических условий. Зеленым цветом по-

казаны площади с удовлетворительным их состоянием, желтым - с условно удов-

летворительным и оранжевым - с неудовлетворительным. Границы территорий

с различной функциональной организацией выделены толстыми линиями фиоле-

тового цвета, а площади этих территорий фоновыми знаками черного цвета. Таки-

ми же условными знаками показана и другая информация, в том числе и буквенно-

цифровые индексы.

Подобный подход был использован Д.Г.Зилингом, М.А.Харькиной и В.А.Оси-

юком при создании Карты

эколого-геодинамического

районирования террито-

рии Молдовы масштаба 1:1 500 000. Легенда карты построена таким же образом.

Идею отражения необходимой информации, несмотря на существенно разрос-

шийся по объему второй раздел легенды и мелкоконтурность обособленных как

следствие таксонов, удалось выдержать. В итоге составленная карта оказалась ин-

формативной, принципиально новой по содержанию и читаемой.

Карта

эколого-геодинамического

районирования

Тырныаузского

района

масштаба. 1:200 000 разработана

Н.С.Красиловой

и В.Т.Трофимовым как вари-

ант создания таких карт для условий горно-складчатых регионов. Легенда этой

карты, разработанной для оценки условий жизнедеятельности человека, включает

пять разделов.

Первый раздел - оценка эколого-геодинамического состояния массивов гор-

ных пород - является важнейшим, и его содержание передается на карте цветом.

Этот раздел оформляется в виде таблицы с тремя вертикальными графами: в пер-

вой из них показаны классы эколого-геологического состояния массивов горных

пород (удовлетворительное, условно удовлетворительное, неудовлетворительное

и катастрофическое), во второй -

геодинамические

критерии выделения этих клас-

сов, в третьей - экологические последствия геодинамических воздействий (через

зоны экологического состояния для человеческого сообщества или биоты в це-

лом). Методика такой оценки описана ранее (см. гл. 3 и 6).

Во втором разделе легенды дается перечень структурно-тектонических и гео-

морфологических единиц территории и их характеристика. Этот раздел легенды

содержит несколько граф: структурно-тектонические единицы второго и третьего

порядков; геоморфологические единицы первого и второго порядков и их ланд-

шафтная характеристика; строение зоны аэрации; особенности характера обвод-

ненности пород; сейсмическая балльность; характеристика геологических про-

цессов; номер (индекс) выделенного массива пород, под которым он вынесен на кар-

ту. Содержание граф определяется качеством и количеством исходной информа-

ции. Геоморфологические единицы первого порядка выделяются по

морфострук-

турному признаку с последующим разделением на элементы второго порядка

с учетом их положения относительно высотной зональности, характера и состава

377

378

379