До питання проектування геолого-тектонічного блоку 2-ої черги системи екологічного моніторингу міста Жовті Води

Размещено на http://www.Allbest.ru/

НАН України

До питання проектування геолого-тектонічного блоку 2-ої черги системи екологічного моніторингу міста Жовті Води

О.К. Тяпкін

Дніпропетровськ

Анотація

Для прогнозу в рамках системи екологічного моніторингу м. Жовті Води проявів небезпечних (ендогенних та екзогенних) процесів необхідне вивчення особливостей тектонічної будови і попереднє створення регіональної і локальної екотектонічної основи. Результати крупномасштабного геофізичного вивчення розломно-блокової тектоніки дозволяють оцінити стійкість території до проявів сучасних природно-техногенних процесів в земних надрах, а також прогнозувати інтенсивність і напрямки розповсюдження наслідків антропогенного “втручання” в природу.

Для прогноза в рамках системы экологического мониторинга г. Желтые Воды проявлений опасных (эндогенных и экзогенных) процессов необходимо изучение особенностей тектонического строения и предшествующее создание региональной и локальной экотектонической основы. Геофизическое изучение разломно-блоковой тектоники, оценка устойчивости территории к проявлениям современных природно-техногенных процессов в земных недрах; интенсивность и направления распространения последствий антропогенного “вмешательства” в природу.

O.K. Tyapkin. To the question of designing of the geological-tectonics block of the 2^nd line of Zholtye Vody-town system of ecological monitoring

It's necessary to investigate the features of tectonic structure and previous creation regional and local ecological-tectonic basis for prediction (in the Zholtye Vody - town system of ecological monitoring) dangerous (endogenous and exogenous) processes. The results of geophysical researches of fault-block tectonics estimate stability of a territory to modern natural-technogenic processes in bowels of the Earth and also help to predict intensity and directions of anthropogenous "intervention" in the nature.

Вступ

У 2004 р. на підставі “Програми радіаційного і соціального захисту населення м. Жовті Води на 2003-2012 рр.” (яка була затверджена Постановою Кабінету Міністрів України №656 від 05.05.2003 р.) Інститутом проблем природокористування та екології НАН України розроблено проект 1-й черги системи екологічного моніторингу (СЕМ) м. Жовті Води. Тут починаючи з 50-х років ХХ століття проводився видобуток і первинна переробка уранової руди для потреб атомної енергетики СРСР. За цей період тут було нагромаджено багато екологічних проблем: було накопичено ~50 млн. т відходів (у т.ч. 1,4 млн. т токсичних відходів I-IV класу небезпеки, а також неутилізовані -, -, -, нейтронні джерела іонізуючого випромінювання загальною активністю близько 5,410¹⁴ Бк); у міському будівництві використовувалися гірські породи з підвищеним вмістом природних радіонуклідів уранового ряду, що призвело до утворення аномалій потужності дози 0,35-4,36 мкГр/година (при місцевому природному фоні 0,13-0,19 мкГр/година); у ряді шкіл і дошкільних установ, також у приватному житловому секторі спостерігаються концентрації еквівалентної рівноважної об'ємної активності радону, які перевищують нормативи Норм радіаційної безпеки України (НРБУ-97). Ці та інші проблеми призвели до суттєвого погіршення демографічної ситуації в місті, зростанню частки населення пенсійного віку, збільшенню захворюваності й смертності населення. Саме тому вибір контрольованих параметрів і структури 1-ої черги моніторингу території м. Жовті Води визначався в основному впливом промислових об'єктів по переробці уранової руди з організованими викидами й об'єктів з неорганізованим надходженням радіоактивних речовин у навколишнє середовище (хвостосховища, полігон ТПВ та ін.), а також наявністю супутніх забруднювачів нерадіаційної природи (сульфат- і нітрати-іони, важкі метали та ін.). Як контрольовані параметри 1-ої черги міської СЕМ прийняті: концентрація пилу в атмосферному повітрі; потужність еквівалентної дози -випромінювання; об'ємна активність радону в атмосферному повітрі; еквівалентна рівноважна об'ємна активність радону в атмосферному повітрі; питома активність довгоживучих природних радіонуклідів в атмосферному повітрі, поверхневих і підземних водах, ґрунті, рослинності; концентрація шкідливих хімічних речовин (оксид вуглецю, діоксид азоту, діоксид сірки) у атмосферному повітрі; концентрація шкідливих хімічних речовин у ґрунті, воді, донних покладах, рослинності; концентрація важких металів у ґрунті, воді, донних покладах, рослинності; показники медико-біологічного стану здоров'я населення.

У зв'язку з обмеженим (згідно зазначеної Постанови Кабінету Міністрів України №656 від 05.05.2003 р.) обсягом фінансування для організації СЕМ м. Жовті Води (лише ~4,5 млн. грн.) проектом 1-й черги передбачені: капітальні витрати - 2,75 млн. грн. і поточні роботи по веденню моніторингу (до 2012 р.) - 1,75 млн. грн. При цьому основна частка цих витрат (~63%) запланована на: придбання трьох стаціонарних (атмосферних) і однієї пересувної станції; обладнання ґрунтознавчої й радіохімічної лабораторій; створення центра керування моніторингом. Цей недостатній обсяг фінансування визначає те, що регламент 1-й черги СЕМ охоплює тільки дослідження поверхневих і приповерхніх умов.

Разом із цим, відомо, що в районі м. Жовті Води можливі інтенсивні прояви сучасних природно-техногенних (екзогенних) процесів: з одного боку, це район інтенсивних аномалій сучасних вертикальних і горизонтальних рухів земної кори, які пов'язані із Криворізько-Кременчуцьким розломом, з іншого боку, під містом знаходяться уранові шахти, які в теперішній час не експлуатуються. Для прогнозу в рамках СЕМ проявів небезпечних (екзогенних) процесів необхідне вивчення особливостей тектонічної будови і попереднє створення єдиних тектонічних карт (екотектонічної основи) досліджуваних територій [5, 12, 19, 22-25]. Останнє визначається тим, що природні умови території (її ландшафтні особливості, геолого-гідрологічна будова, гідрографічна мережа, типи ґрунтів і рослинності) прямо або опосередковано визначаються особливостями тектонічної будови. Будь-яка надмірна зміна сформованого господарського використання цих ресурсів (транспортні магістралі й вузли, гірничі відводи, промислові підприємства та інші будівельні об'єкти) без урахування особливостей тектонічної будови може призвести до порушення екологічного стану природного середовища на конкретній території. Ця стаття присвячена питанням створення геолого-тектонічної основи 2-й черги СЕМ м. Жовті Води, серед яких найбільшу увагу буде приділено вивченню природних ритмів та особливостей геодинамічної обстановки району досліджень.

Загальні відомості про природні ритми

Циклічні природні процеси здатні за певних умов здійснювати прямий або непрямий, негайний або віддалений вплив на діяльність і здоров'я людини. Їх вплив на живі системи з різним рівнем організації відбувається та опосередкується через складні екологічні та клімато-метеорологічні ланцюги і ланки. Розвиток біосфери в цілому та її компонентів - біологічних таксонів, зокрема - людини, узгоджується зі змінами геолого-геофізичних умов на Землі, тобто корелюється з фізичними циклічностями. Це підтверджується результатами конкретних досліджень, наприклад - одночасність критичних подій у суспільстві (революцій, епідемій та інших) і геолого-геофізичних явищ (північних сяйв у південних районах, землетрусів, вивержень вулканів та інших), а також у ході численних планомірних багаторічних досліджень синфазності і синхронності різних біологічних, фізико-хімічних і геофізичних явищ, що відбуваються в різних частинах земної кулі [7].

Підвищення частоти небезпечних процесів, що спостерігається у теперішній час, пов'язано, з одного боку, з удосконаленням регістраційно-інформаційного забезпечення, а з іншого боку - з ростом освоєння і заселеності раніше менш придатних для проживання районів, збільшенням потужності техносфери й ускладненням її елементів, зміною природного фону “провокування” небезпечних подій. Усе, крім останнього, знаходиться у сфері людського розуму і його можливостей, тому особливих досліджень вимагає небезпека “природного походження”. При рішенні задач екологічної безпеки та обґрунтуванні стратегії сталого розвитку регіонів інформація сьогоднішнього дня повинна аналізуватися разом із ретроспективною інформацією про тривалі природні (насамперед геологічні) процеси.

Земля є відкритою системою, у якій власні змушені й автоколивальні процеси синхронізовані. Основні джерела регулярних і періодичних варіацій закономірних коливань геолого-геофізичних, біологічних та інших процесів визначаються звертанням й обертанням небесних тіл та їх систем навколо центрів ваги. Під час цих рухів системи проходять особливі області орбіт і космічного простору, що прямо або побічно спричиняє енергетичні керуючі впливи на земні процеси. Відгук на ці впливи залежить від частотного й енергетичного стану земних оболонок і Землі в цілому. Таким чином, при розвитку літо- і біосфери в їх складі і структурних елементах - як на електронному носії - “записується” історія Землі. Сучасний момент може бути ув'язаний з геологічними багатомільйонорічними циклами, кліматичними тисячолітніми і внутрішньовіковими ритмами, що дає можливість прогнозувати найближчі несприятливі для біосфери періоди у різних часових масштабах.

Геологічні періоди (10⁷--10⁹ років). За геологічну історію в кілька мільярдів років Земля пережила десятки екологічних катастроф, що приводили до глобальних перебудов у її атмосфері, літосфері й біосфері [1, 3]. Аналіз відомих часових границь мегациклів (які пов'язані з періодами обертання Сонця навколо центра Галактики, що поступово збільшуються від 180 до 250 млн. років) дозволяє виявити рідкі випадкові події, які обумовлені близькими до Сонця прольотами зірок. На Землі ці моменти відзначені наймогутніми за останні 3,6 млрд. років її розвитку епохами діастрофізма: Кеноранської (2,6 млрд. років). Карельської (1,65 млрд. років) і Гренвильської (1,1 млрд. років). Зазначеною причиною, зокрема, можна пояснити час утворення й особливості розміщення на Землі докембрійських залозистих кварцитів. Їх походження ряд дослідників пов'язує з масовим випаданням на поверхню планети космічного пилу від тіл астероїдного поясу унаслідок утрати ними стійкості при відносно близькому прольоті зірок.

Цикли плейстоцену і голоцену (10⁴ -- 10⁶ років). Ці цикли пов'язані з характеристиками руху Землі навколо Сонця (90 тис. років - зміни ексцентриситету земної орбіти; 41 тис. років - зміни нахилу екліптики; 21 тис. років - зміни прецесії рівнодення) і фіксуються в шарах осадових порід. Відповідно до теорії Миланковича, висунутої у 1920-х роках, варіації цих характеристик є причиною тривалих похолодань і потеплень на земній поверхні.

Шість тисяч років цивілізації цілком збігаються з найтеплішим періодом за останні 100 000 років. Поточна хвиля підвищених температур значно довше попередньої, що створює сприятливі умови для рослинного й тваринного світу на досить довгий час. Однак людство повинне бути готовим до деякого похолодання через 4 тис. років і значного чергового похолодання ще через 20 тис. років [1]. У стратегії розвитку суспільства уже варто враховувати тисячолітні коливання клімату. Майбутні суми технологій і знань повинні будуть зменшити варіації природного середовища або пристосувати людство до умов, що змінюються.

Цикли останніх сторіч (10¹--10³ років). Стабільні коливання природних процесів значною мірою визначаються закономірностями обертання і звертання Землі й Місяця навколо Сонця. Земля періодично потрапляє в тінь зовнішніх і внутрішніх планет, що перекривають, відповідно, потоки космічної й сонячної енергії. Рівні опромінення Землі, крім того, залежать від багаторічних варіацій сонячної активності. Переміщення тіл Сонячної системи формують і приливні зміни в оболонках Землі. Таким чином, ритми положення Землі в просторі і фізичних процесах синхронізовані.

Згадані фактори призводять до погодженості основних фізичних впливів на Землю: варіацій сонячної активності, потоків космічних променів і гравітаційних полів. Приливні впливи планет, а також рух Сонця навколо центра ваги Сонячної системи при переміщенні великих зовнішніх планет формують загальний цикл зазначеної системи - 178,8 років. Його гармоніки є ведучими у вікових і внутрішньовікових варіаціях сонячної активності, температур повітря на поверхні Землі, сейсмічної активності й швидкості обертання Землі. Ці та інші процеси містять стійкі подібні спектральні характеристики, добре апроксимуються й прогнозуються з урахуванням своїх гармонійних складових. В таблиці наведена узагальнена попередня класифікація планетарних та літосферних геодинамічних явищ, заснована на періодичності й тривалості часових інтервалів.

Характеристика регіональної і локальної геодинамічної ситуації

екологічний техногенний регіональний розломний тектоніка

У регіональному плані розглянутий район розташований у межах Українського щита. Напруги, що періодично виникають у земній корі, знаходять значну розрядку у вертикальних переміщеннях серії дрібних блоків, які фіксуються комплексом геофізичних і геоморфологічних методів. В результаті, земні надра району досліджень являють собою систему мобільних блоків.

Сучасні вертикальні рухи земної кори. Для інструментального вивчення цих рухів на Криворізько-Кременчуцькому розломі був створений стаціонарний геодинамічний полігон. Установлено, що розлому відповідає зона аномально високих значень швидкості сучасних вертикальних рухів земної кори до 10 мм/рік, що є практично абсолютним максимумом для південно-західної частини Східноєвропейської платформи (СЄП) [16].

Причому по різні сторони від Криворізько-Кременчуцького розлому територія району піднімається з різною швидкістю: захід - до 11 мм/рік, схід - до 5 мм/рік. При цьому амплітуда змін швидкості протягом року складає 12 мм/рік. Швидкість сучасних горизонтальних рухів тут складає 3-10 мм/рік [2, 8, 15].

Таблиця

Планетарна та літосферна геодинаміка

Примітка *) - сукупний вплив змін ротаційного режиму Землі та її гравітаційної взаємодії із Сонцем і Місяцем, опосередкований через, відповідно, зміни своєї фігури та напрямку осі обертання

Сейсмічність району досліджень. Локальні аномальні зони сучасних рухів земної кори в районі досліджень є небезпечними в сейсмологічному відношенні, що визначається розташуванням території на границі 5-ти і 6-ти бальної зон південно-західної окраїні СЄП (динамічно пов'язаних із гіпоцентром зони Вранча, Румунія). Оцінці сейсмічності СЄП приділяється все більше уваги. Відомо, що за останні 200 років в межах СЄП відбулося більш 120 землетрусів: від досить сильних, параметри яких визначені макросейсмічними даними, до порівняно слабких, що реєструвалися в останні десятиріччя сейсмічними станціями України, Молдови та Росії. Як правило, землетруси на СЄП характеризуються М 3-5 та інтенсивністю (бальністю) до 4-5. В той саме час на цій платформі зареєстровані сейсмічні події з М5 [4, 9, 14]. В межах території підвищеної сейсмічної небезпеки півдня України знаходяться об'єкти ядерно-паливного циклу України, металургійні та хімічні комбінати, шахти, водосховища, великі міські агломерації, що розвивалися без врахування можливої місцевої сейсмічності [6]. Суміщення в часі макро- та мікросейсмічних процесів із різноманітними техногенними або природними явищами можуть стати спусковим механізмом як локальних, так і регіональних катастроф. Наприклад, відомо [13], що за 16 секунд до першого вибуху 26.04.1986 р. на Чорнобильській АЕС відбулася сейсмічна подія з М = 1,4 й епіцентром поблизу станції (10 км). В результаті вібраційно незахищена система IV блоку АЕС під час технологічного випробування зазнала сейсмічного впливу, що з урахуванням резонансних ефектів призвело до неможливості введення графітових стрижнів-поглиначів в реактор, зупинки процесу розгону реакції й відвертання інтенсивного виділення газів та їхнього вибуху.

Основний сейсмоактивний вплив зони Вранча на північний схід пов'язано із зоною розломів у напрямку на м. Кіровоград, що підтверджується й конфігурацією ізосейст. Ця зона характеризується підвищеною потужністю літосфери та аномальним підняттям поверхні хвилеводу у верхній мантії (рисунок 1). Розглянута зона знаходить своє відображення й у даних про сучасні вертикальні рухи земної кори. Середнє значення швидкості підняття й опускання СЕП складає 2-4 мм/рік. Максимальні значення швидкості підняття досягають 8-10 мм/рік. Зазначеній зоні в межах України відповідає область відносного опускання (із швидкістю 1-2 мм/рік), що розділяє великі підняття: Естоно-Карпатське (яке тягнеться від узбережжя Фінської затоки до Молдови) та Середньоруське (яке охоплює височину тієї ж назви, а також райони Донецького кряжу, Приазовського масиву й Криворіжжя) [16].

Про цілісність і важливість цієї зони також свідчать результати наших розрахунків значимості “ваги” систем розломів у різних її частинах: від району Південноукраїнської АЕС (Миколаївська область) до м. Дніпропетровська [12]. “Вага” системи розломів несе інформацію про її активність та обчислюється як середнє арифметичне вагових коефіцієнтів різних груп ознак розломів: для геометричних і геоморфологічних - це відношення конкретного значення параметра ознаки фрагмента розлому до максимального, а для геофізичних і геологічних - це нормований до одиниці ступінь прояву тієї чи іншої геолого-геофізичної ознаки фрагмента розлому конкретного напрямку. Вихідні дані узяті з Каталогу ознак докембрійських розломів УЩ [17]. Виявлено чітку тенденцію переваги діагональних систем розломів з максимумом, що відповідає системі з азимутами простягання 35 і 305о (рисунок 2), тобто напрямку, якій співпадає із простяганням зазначеного вище сейсмоактивного впливу зони “Вранча” на північний схід. Ця тенденція в цілому зберігається в районі м. Жовті Води (рисунок 3,а). Але більш детальний масштаб досліджень потребує роздільного вивчення окремих груп ознак розломів (рисунок 3,б) для визначення та відтворення процесу формування цих розломів та геодинамічної обстановки в цілому. Саме тому об'єктом подальших досліджень цього напрямку (в т.ч. в системі екологічного моніторингу), з метою прогнозу розвитку локальної геодинамічної ситуації, є вивчення співвідношення проявів окремих груп ознак розломів в районі м. Жовті Води.

Залучення геолого-геофізичної (тектонічної) інформації до створення системи екологічного моніторингу

Використання геолого-геофізичної інформації при вирішенні задач створення системи екологічного моніторингу гірничодобувних територій дозволяє установити пріоритетність геодинамічних факторів забезпечення раціонального надрокористування і техногенної безпеки. Без урахування регіональних і локальних особливостей сучасної геодинаміки (у першу чергу, інформації про сучасні рухи земної кори) неможливі розвиток і нормальне функціонування інфраструктури гірничодобувних територій. У першу чергу, це стосується вибору місць будівництва гідротехнічних споруд, мостів, трубопроводів та інших транспортних магістралей, а також їх довгострокової експлуатації. Будь-які споруди, і особливо бетонні, не піддаються руйнуванню лише якщо вони розташовані в межах монолітних блоків, разом із якими вони опускаються або піднімаються. Однак тектонічні рухи (як і більшість інших геологічних процесів), внаслідок величезної тривалості й повільності їх плину, не завжди доступні безпосередньому вивченню. Часто про них можна судити тільки за результатами дослідження тектонічних форм, що є кінцевим продуктом цих рухів.

“Негеологорозвідувальне” значення розломів земної кори. Вивчення тектонічної (розломно-блокової) будови має важливе як інженерне, так і екологічне значення. Розломи земної кори є одним з основних факторів, що визначають екологічну обстановку будь-якого регіону. Насправді, населені пункти й великі промислові виробництва тяжіють до річок, мережа яких цілком визначається системами розломів, сліди найбільших із них на поверхні Землі мають ширину від декількох кілометрів до декількох десятків кілометрів. Уздовж останніх також розташовуються родовища рудних корисних копалин на кристалічних щитах (масивах) і локальні структури в осадовому чохлі нафтогазоносних районів, які є пастками для вуглеводнів, що визначає розвиток відповідно гірничо- і нафтогазовидобувної промисловості [24]. Використання геофізичної інформації дозволяє вирішувати питання вивчення сучасних тектонічних рухів оперативно і по відносно малому числу параметрів. У цих умовах особливо зростає роль “легких” геофізичних методів: гравірозвідки та магніторозвідки, які більш ефективні, чим інші геологічні методи, при вивченні тектонічної будови перекритих значним осадовим чохлом територій [20, 21, 23, 25].

Вибір методичної основи побудови екотектонічних карт. Побудування екотектонічної основи може ґрунтуватися на відомій методиці відновлення систем докембрійських розломів із комплексу геолого-геофізичних, геоморфологічних і аерокосмічних даних, що базується на уявленнях про планетарні причини структуроутворення в земній корі та єдиних планетарних закономірностях розміщення тектонічних структур [17, 18]. Застосування зазначеної методики дозволяє установити, що земна кора розбита системою субвертикальних розломів, які мають складну ієрархію: починаючи з планетарних розломів і закінчуючи порушеннями, що відокремлюють блоки до десятків і менш кілометрів. Перетинання розломів різних рангів і напрямків призводить до досить строкатої картини літосферних блоків, горизонтальні розміри яких малі в порівнянні з вертикальними. Відповідно до обраної концепції у конкретні тектонічні епохи під дією планетарних напруг відбувається активізація систем розломів земної кори, які виникли раніше. Кожна така система складається з ієрархічно супідрядних розломів двох взаємно ортогональних напрямків. (У межах Українського щита чітко фіксуються шість систем розломів, що характеризуються наступними азимутами простягання: 0° і 270°, 17° і 287°, 35° і 305°, 45° і 315°, 62° і 332°, 77° і 347°.)

Взаємозв'язок розломів земної кори і радіоактивного забруднення навколишнього середовища. Раніше нами установлений взаємозв'язок радіаційного забруднення навколишнього середовища (зокрема рослинності і сільгосппродукції, поверхневих і підземних вод) з розломами земної кори (на прикладі району м. Кіровоград, що є центром видобутку уранової сировини України) [10, 26]. Тут у ході площинних польових досліджень установлено, що радіоактивні аномалії в рослинності контролюються балками й долинами річок. Першоджерелом цього радіоактивного забруднення є породи кристалічного фундаменту, що розташовані в безпосередній близькості від поверхні, а місцями й оголюються (із значеннями МЕД до 90 мкР/год). Причому в більшості випадків ці ділянки погано корелюються з аномаліями потужності експозиційної дози г-випромінювання, але чітко контролюються особливостями тектонічної будови - системами розломів з азимутами простягання: 45° і 315°, 62° і 332°, 77° і 347°. До цих саме систем розломів у районі м. Кіровограда тяжіють аномалії об'ємної активності радону в ґрунтовому повітрі - до 310^-7 Кі/м³. Найбільші концентрації радіонуклідів у поверхневих і підземних водах також тяжіють до блоків (масивів) порід, обмежених розломами зазначених вище систем [10, 26].

Площинна інтерпретація інформації про системи розломів земної кори. Карта “щільності перетинань” (інтегральної оцінки) розломів усіх систем, що фіксуються, дозволяє охарактеризувати фоновий стан геологічного середовища щодо проявів найбільш інтенсивних і небезпечних природних і техногенних процесів, які можуть загрожувати життєдіяльності людини [19-25]. На конкретних ділянках досліджуваної території при збільшенні рівня отриманої інтегральної оцінки зростає ймовірність різких порушень геологічного середовища, що приводять до аварійних ситуацій.

На рисунку 4 наведені карти цього параметру для Дніпропетровської області в цілому та району м. Жовті Води. Аномальні ділянки (найбільшої схильності до проявів різних сучасних процесів у земних надрах) сконцентровані в південно-східній половині області, що покриває значну частину Середньо-Придніпровського блоку Українського щита. У геологічному відношенні до цих ділянок тяжіють відомі зеленокам'яні структури: Криворізька, Верховцевська, Софієвська, Сурська, Чортомлицька. У силу історично сформованої наявності на деяких з цих ділянок екологічно небезпечних об'єктів (підприємств військово-промислового та ядерно-паливного комплексів, продуктопроводів токсичних речовин, ставків-нагромаджувачів і відстійників підприємств гірничодобувної й обробної промисловостей) природні і техногенні аварії і катастрофи можуть викликати тут нові, ще більш важкі катастрофи [19, 24, 25].

Район м. Жовті Води потрапляє до північного продовження регіонального максимуму зазначеної інтегральної оцінки із центром в районі м. Кривий Ріг. При цьому сама територія м. Жовті Води та прилеглі території локалізовані на перехресті значної кількості розломів різних систем і характеризуються локальними аномально високими значеннями цієї інтегральної оцінки.

Рекомендації щодо використання комплексних геофізичних досліджень в регіональній СЕМ “Придніпров'я” та локальній СЕМ м. Жовті Води

На основі досвіду попередніх досліджень [6, 12, 21, 23, 25] для вивчення та прогнозування розвитку геодинамічних (як ендогенних, так і екзогенних) процесів у системі комплексного екологічного моніторингу рекомендується проведення геофізичних досліджень на двох масштабних рівнях: регіональному й детальному.

Регіональні дослідження (в радіусі 100-150 км від м. Жовті Води) повинні вивчати глибинну будову земної кори й зони впливу великих розломів мантійного закладення, а також визначати їх зв'язок з очаговою зоною землетрусів “Вранча”. Ці дослідження включають профільні сейсморозвідувальні роботи методом загальної глибинної точки (ЗГТ), електророзвідувальні роботи методами магнітотелурічного зондування (МТЗ) та становлення поля в ближній зоні (ЗСБ), а також фізико-геологічне моделювання гравітаційного поля.

Метою сейсмічних досліджень є уточнення місць розташування розломних зон, вивчення їхньої будови, взаємозв'язків глибинних і приповерхневих структур, визначення положення регіону з позицій сейсмобезпеки. Перед електророзвідувальними роботами стоять задачі вивчення глибинного геоелектричного розрізу, простеження розривних порушень, з'ясування природи регіональних аномалій електропровідності. Для взаємоузгодження результатів геофізичних досліджень по окремих профілях необхідне створення єдиної фізико-геологічної моделі (ФГМ) розломно-блокової будови регіону, що коректно узгоджує як регіональні, так і локальні особливості емпірично та теоретично розрахованих параметрів, які спостерігаються, при адекватній геологічній будові будь-якого ієрархічного рівня. Основною задачею фізико-геологічного моделювання гравітаційного поля є визначення густинних неоднорідностей, просторово пов'язаних із хвилеводами та аномаліями електропровідності, вивчення структурно-тектонічних особливостей земної кори та верхньої мантії для оцінки сейсмічності регіону.

Детальні дослідження (у радіусі 2-5 км від м. Жовті Води) направлені на вивчення геологічної будови кристалічного фундаменту та осадових відкладів, напруженого стану деформованих гірських порід, тектонічних особливостей селітебної і промислової частин міста. До складу цих досліджень входять детальні сейсморозвідувальні, електророзвідувальні та гравірозвідувальні роботи.

Задача сейсмічних робіт способом заломлених хвиль (МЗХ) полягає в детальному вивченні фізико-геологічної будови осадових відкладів, поверхні кристалічного фундаменту, виявленні послаблених зон та тектонічних порушень безпосередньо в межах території міста.

Перед електророзвідувальними роботами стоять такі задачі: оцінка площі розповсюдження електричних неоднорідностей у верхній частині розрізу кристалічного фундаменту над аномальними зонами, які отримані по даним МТЗ для глибинних шарів земної кори, вивчення верхньої частини земної кори (за допомогою дистанційно-часового профілювання - ДЧП і ЗСБ), вивчення осадового чохла та кристалічного фундаменту (за допомогою ВЕЗ-ВП), а також аналіз напруженого стану гірських порід і виділення розривних порушень на основі вивчення природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ).

Основною задачею детальних гравіметричних досліджень є уточнення місць виходів під осадовий чохол розломних зон і розривних порушень високих порядків та їх кореляція по площі. Результати геофізичних робіт, зокрема, створять основу для оконтурення зон підтоплення, які утворені витоками рідини з водоводів і хвостосховищ, установлення місць й інтенсивності фільтрації рідини під греблями.

Закінчення

Підводячи підсумок, необхідно відзначити наступне.

1. Особливості тектонічної будови (і зокрема, системи розломів) є одним з основних чинників, які визначають не тільки геодинамічну, а й екологічну обстановку будь-якого регіону. Тому однією з основ розвитку системи екологічного моніторингу техногенно навантажених територій і, зокрема, м. Жовті Води є всебічне вивчення розломно-блокової будови та створення екотектонічної основи.

2. Побудування екотектонічної основи може ґрунтуватися на відомій методиці відновлення систем докембрійських розломів із комплексу геолого-геофізичних, геоморфологічних і аерокосмічних даних, що базується на уявленнях про планетарні причини структуроутворення в земній корі та єдиних планетарних закономірностях розміщення тектонічних структур.

3. Проведення в системі екологічного моніторингу комплексних різномасштабних (регіональних і локальних) геофізичних досліджень дозволить виявити активізацію сучасних ендогенних і екзогенних геологічних процесів у районі досліджень, які можуть призвести до руйнування житлових, промислових споруджень і порушенню екологічної стійкості навколишнього середовища.

Перелік посилань

1. Берри Б.Л. Основные системы геосферно-биосферных циклов и прогноз природных условий // Биофизика. - 1992. - Т.37.- Вып.3. - С.414-428.

2. Бондарук А.Г., Самарский Р.Я., Тяпкин К.Ф. Результаты новых повторных нивелировок в Криворожье и их расхождение с данными карты современных движений западной части Европейской части СССР // Труды VI Всесоюзн. совещ. и IV Межведомствен. совещ. «Современные движения земной коры». - Таллин, 1972. - С.17.

3. Бугримов Л.П., Пигулевский П.И., Тяпкин О.К. К вопросу о геолого-геофизических причинах глобальных изменений в биосфере Земли // Праці третьої мiжнародної конференцiї «Наука і освіта - 2000». - Том 2. - Днiпропетровськ: Наука і освіта, 2000. - С.19-20.

4. Евсеев С.В. Землетрясения Украины: Каталог землетрясений Украины с 1900 по 1940 гг. - Киев, 1961.

5. К вопросу картографического обеспечения решения геоэкологических задач техногенной безопасности / Н.В. Кушинов, Я.Я. Сердюк, О.К. Тяпкин, С.А. Кравец // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины. - Днепропетровск: РИК НГА Украины. - 2000. - №10. - С.103-108.

6. Козарь Н.А., пигулевский п.и., Тяпкин О.К. К вопросу геолого-геофизического изучения сейсмической активности юго-востока Украинского щита // Науковий вісник Національної гірничої академії України. - 2000. - №6. - С.70-75.

7. Кулинкович А.Е. Планетарные изменения геофизических условий на Земле и их отражение на рисунке истории человечества и его культуры // Труды Междунар. научн. конф. «Геофизика и современный мир». - Москва, 1993. - С. 13-14.

8. Курочкин П.Е., Самарский Р.Я. О современных горизонтальных движениях земной коры в Криворожском бассейне по данным повторных геодезических измерений // Труды VI Всесоюзн. совещ. и IV Межведомствен. совещ. «Современные движения земной коры». - Таллин, 1972. - С.63-64.

9. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР / Под ред. В.Н. Кондорской, Н.В. Шебалина. - М.: Наука, 1977. - 535 с.

10. Опыт картографирования радиационного загрязнения для целей геоэкологического зонирования / О.К. Тяпкин, Я.Г. Троян, В.Н. Бойко, А.В. Яговдик // Труды междунар. науч.-прак. конфер. «Экологические аспекты загрязнения окружающей среды». - Киев, 1996. - Том 1. - С.115-116.

11. Пигулевский П.И., Тяпкин О.К. К вопросу создания локальной системы экологического мониторинга (на примере г. Желтые Воды) // Моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища: Тези доповідей V Міжнародн. наук. конф. - Київ: КНУТШ, 2004. - С.138-139.

12. Свистун В.К., Пигулевский П.И., Тяпкин О.К. К вопросу становления геофизики техногенной безопасности и создания тектонической основы для решения ее задач // Вісник Дніпропетровського університету. Сер. Геологія, географія. - 2000. - Вип. 3. - С.24-30.

13. Сейсмические явления в районе Чернобыльской АЭС / В.Н. Страхов, В.И. Старостенко, О.М. Харитонов и др. // Геофизический журнал. - 1997. - Т.19. - №3. - С.3-15.

14. Сейсмичность Воронежского кристаллического массива / Л.И. Надежка, А.И. Дубянский, С.Н. Кашубин и др. // Сб. научн. тр. НГА Украины. - Днепропетровск: РИК НГА Украины, 1999. - Т.3. - №6. - С.138-142.

15. Семенюк Н.П. О современной тектонической активности блоковых структур южной части Криворожской железорудной зоны // Труды VI Всесоюзн. совещ. и IV Межвед. совещ. «Современные движения земной коры». - Таллин, 1972. - С.97-98.

16. Собакарь Г.Т., Сомов В.И., Кузнецова В.Г. Современная геодинамика и структура земной коры Карпат и прилегающих территорий. - Киев: Наукова думка, 1975. - 128 с.

17. Тяпкин К.Ф., Гонтаренко В.Н. Системы разломов Украинского щита. - Киев: Наукова думка, 1990. - 184 с.

18. Тяпкін К.Ф., Тяпкін О.К., Якимчук М.А. Основи геофізики: Підручник. - Київ: Карбон Лтд, 2000. - 248 с.

19. Тяпкин О.К. Тектонический фактор в экологической геологии // Придніпровський науковий вiсник. Сер. Геологія, географія. - 1998. - №118 (185). - С.31-38.

20. Тяпкин О.К. Использование гравиразведки и магниторазведки в экологических исследованиях // Геофизический журнал. - 2002. - Т.24. - №2. - С.71-78.

21. Тяпкин О.К. Использование данных гравиразведки и магниторазведки для оценки эколого-тектонической обстановки техногенно-нагруженных регионов // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей: Материалы 27-й сессии Международного семинар им. Д.Г. Успенского / Под ред. В.Н. Страхова. - Москва: ОИФЗ РАН, 2000. - С.194-197.

22. Тяпкин О.К. К созданию среднемасштабной экотектонической основы по геолого-геофизическим данным // Науковий вісник Національної гірничої академії. - 2001. - №5. - С. 32-33.

23. Тяпкин О.К., Пигулевский П.И. К созданию тектонической основы для решения задач природопользования, экологии и техногенной безопасности // Науковий вісник Національної гірничої академії України. - 2000. - №4. - С.67-68.

24. Шапарь А.Г., Тяпкин О.К. Экогеофизические аспекты районирования промышленно и техногенно-нагруженных регионов // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. - 1999. - № 3. - С.133-137.

25. Шапарь А.Г., Тяпкин О.К. Применение геофизических методов при решении задач техногенной безопасности // Геофизический журнал. - 2001. - Т.23. - №5. - С.81-91.

26. Tyapkin O.K, Troyan J.G., Bugrova H.L. Influence of Precambrian Bedrock Faults on Radioactive Pollution of an Environment - Case Histories // Proc. EAGE 61^st Conference and Technical Exhibition. - Vol.1. - Helsinki (Finland). - 1999. - Paper 4-21. - 4 p.

Размещено на Allbest.ru