Description:

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова В.Т. Трофимов, Д.Г. Зилинг ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов геологических специальностей высших учебных заведений Геоинформмарк Москва 2002 УДК55;504;574 ББК 20.1+26.3 Т76 Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология. Учебник - М.: ЗАО Теоинформмарк, 2002.-415 с. ISBN 5-900357-58-9 Рассмотрены теоретические положения экологической геологии, ее научный метод, критерии оценки состояния эколого-геологических условий, положение экологической геологии в системе геологических наук; систематически охарактеризованы ресурсная, геодинамическая, геохимическая и геофизическая экологические функции литосферы, методы получения эколого-геологической информации, методика инженерно-экологических изысканий и составления эколого-геологических карт, методы управления состоянием эколого-геологических систем. Для студентов геологических, географических и биологических специальностей, а также геологов, географов, биологов, почвоведов, медиков и других специалистов, связанных с решением проблем окружающей среды. Рецензенты: кафедра экологической геологии Санкт-Петербургского государственного университета (зав. кафедрой д-р геол.-минер. наук, проф. В.В. Куриленко); д-р техн. паук, проф., акад. РАЕН О.Л. Кузнецов; д-р геол.-минер. паук, проф., акад. РАЕН В.К. Хмелевской ISBN 5-900357-58-9 © В.Т. Трофимов, Д.Г. Зилинг, 2002 © ЗАО Теоинформмарк, 2002 ВВЕДЕНИЕ Взаимодействие человека с окружающей средой и литосферой как ее составной частью - проблема не новая, уходящая своими корнями в каменный век, когда пещеры стали использоваться первобытными людьми в качестве жилища, а одним из первых орудий труда стал каменный топор. Этим исчерпывалось использование ресурсных функций литосферы, и только природные катастрофические геологические процессы оказывали негативное воздействие на развитие человеческой популяции. Определяющими в этом взаимодействии были природные, в том числе и геологические, факторы, а человек вынужден был приспосабливаться к ним, имея полную свободу для миграции и выбора оптимального места обитания. Лимита геологического пространства как такового тогда еще не существовало. В последующие века в процессе эволюционного развития человек расселился по всей планете за исключением ее полярных частей и высокогорий. Произошла концентрация населения в городских поселениях и взаимодействие человека со средой обитания стало более тесным, приобретая черты своеобразного "партнерства" без существенного изменения экологических свойств литосферы и других геосферных оболочек Земли. Относительную гармонию того периода нарушали только катастрофические природные процессы - наводнения, землетрясения и извержения вулканов (гибель Помпеи) и др. Однако уже тогда люди стали задумываться над экологическими вопросами. Философы Древней Греции и Китая еще до наступления новой эры призывали жить в единении и согласии с природой. Такие условно гармонические связи между человеком и природой сохранились до момента, пока человек не стал декларировать идею о покорении природы и неисчерпаемости природных ресурсов. Очаговая интенсификация животноводства (выпаса животных) и поливного земледелия приводила к опустыниванию и засолению земель, делая их непригодными для обитания. Многие города Средней Азии были погребены песками из-за природной и антропогенной активизации эолового процесса. Все это приводило к тяжелым экологическим последствиям локального характера. Погибали или переселялись племена и даже народы, но экологический кризис охватывал отдельные территории и не имел глобального распространения. И только с конца семнадцатого—начала восемнадцатого веков воздействие человека на среду обитания стало всеобщим и, как правило, разрушительным. Начала эпоха техногенеза. На этом этапе воздействие человечества на природную среду выражается в сработке энергетических ресурсов, загрязнении геосферных оболочек Земли. Процесс техногенеза стал явлением грандиозным по масштабам и опасным по своим последствиям. Так, объем твердых отходов промышленности и быта оценивается в 20-30 млрдт вещества, из которых около половины составляют органические соединения; выпускается до 1 млн различных веществ, отсутствующих в природной среде; вносится в почву порядка 100 млнт минеральных удобрений и более 500 000т различных токсикантов, за один год извлекается из недр до 100 млрдт минерального сырья, освоено 56% поверхности суши; ежегодно в водоемы сбрасывается около 600 млрдт промышленных стоков, требующих 12-15-кратного разбавления для их нейтрализации. На фоне все ускоряющегося роста народонаселения это породило современный глобальный экологический кризис, признаваемый практически всеми учеными. По этой причине, наверное, нет отраслей общественных и естественных наук, которые остались бы в стороне от решения экологических проблем. Особое место они занимают в системе наук о Земле и распространяются на все виды взаимодействия человеческого сообщества с природой. Ныне экология возводится в ранг обобщающей науки, которая включает в себя экологические направления геологических, географических, биологических, медицинских и социальных научных дисциплин. Чрезвычайно актуальным стал вопрос: "Что произойдет с человечеством при потере биосферой способности поддерживать свои биохимические циклы с распадом экологических систем?" По мнению ряда специалистов, настало время разработки историко-геоэкологической основы для долгосрочного прогнозирования будущего земной экосистемы. Другими словами, назрела необходимость разработки теоретических и методических основ решения глобальных экологических проблем. Наряду с этим не менее актуальным стало практическое решение локальных экологических вопросов, обусловленных особенностями развития природных процессов и техногенным освоением той или иной территории. Реалии жизни дали стимул к экологизации социальных и естественных наук. Она отчетливо проявилась и в геологии: сформировалось новое направление - экологическая геология, изучающая верхние горизонты литосферы как одну из основных абиотических компонент экосистем высокого уровня организации. Теоретико-методологические основы этого нового направления в геологии рассмотрены в монографиях "Теория и методология экологической геологии" (1997) и "Экологические функции литосферы" (2000), опубликованных под редакцией В.Т. Трофимова. В этих работах показано, что если традиционно, с момента зарождения геологических наук, литосфера исследовалась с позиций поиска полезных ископаемых, а затем и в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека, то в последние годы возникла необходимость оценить литосферу как вещественную и энергетическую основу существования биоты и в первую очередь — человеческого сообщества. Исчезновение мифов о неисчерпаемости минеральных ресурсов и геологического пространства, обусловленное реалиями современного развития общества, объективно заставило оценить роль литосферы с точки зрения комфортности проживания человека и самой возможности его существования. Возникла необходимость рассмотреть в неразрывной связи атрибутивные экологические качества литосферы и их современное состояние с экологическим состоянием биоты и условиями развития человеческого общества. По нашему представлению, теоретической и методической основой такого исследования должно стать учение об экологических функциях литосферы - ресурсной, геодинамической, геохимической и геофизической. Настоящий учебник "Экологическая геология" - первый учебник по этой учебной дисциплине. В его основу положен материал программы курса "Экологическая геология", читаемый студентам геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. В нем рассмотрены теоретические положения экологической геологии и ее место в системе геологических наук, систематически описаны экологические функции литосферы и их трансформация под воздействием техногенеза, а также методические вопросы нового научного направления. Последние включают характеристику методов получения эколого-геологической информации, особенностей ее получения в ходе инженерно-экологических изысканий для строительства, методики создания эколого-геологических карт геологических карт нового типа. Авторы понимают, что эта пионерная по своему содержанию разработка затрагивает целый ряд новых дискуссионных позиций, не дает в равной степени исчерпывающие ответы на все поставленные вопросы. Однако в ней намечен принципиальный подход к изучению взаимоотношений "неживого и живого" через критериальные оценки в системе "литосфера-биота", "литотехническая система-биота (человечество)", а также между теоретическими разработками и их практическим использованием при инженерно-экологических изысканиях для строительства, в практике эколого-геологического картографирования. Несмотря на возможные спорные моменты и недочеты, которые могут встретиться в учебнике, авторы уверены, что он будет полезен не только для студентов геологических и экологических специальностей, но и для специалистов, работающих в этом направлении геологии и смежных с ним областях. Он будет интересен всем тем, кто занимается проблемами окружающей среды. Авторы признательны своим коллегам Т.А. Барабошкиной, В.А. Богословскому, А.Д. Жигалину, Н.А. Касьяновой, Н.С. Красиловой, М.А. Харькиной, Т.В. Андреевой, Л.А. Цукановой и Н.Д. Хачинской, материалы которых использованы в учебнике, за обсуждение его структуры и содержания. Они также считают приятным долгом поблагодарить Н.П. Романову, Н.Д. Хачинскую и Л.А. Цуканову за помощь в подготовке работы к изданию. Они признательны рецензентам академикам РАЕН О.Л. Кузнецову и В.К. Хмелевскому и коллективу кафедры экологической геологии Санкт-Петербургского государственного университета, ее заведующему, профессору В.В. Куриленко за полезные советы, сделанные после знакомства с рукописью настоящего учебника, а также В.Н. Михину - редактору настоящей книги, много сделавшему для ее появления на свет. Ключевые слова: критерий оценка, минеральный, человеческий, питьевой водоснабжение, андреева, биота, земной шар, эколого-геологический обстановка-система, конечный счет, литература, значительный, компонент, среда, конечный итог, месторождение, подземный вода, куринов, геологический пространство, соблюдение законодательство, карта, место, скорость, начальный стадия, подземный вод, обоснование инвестиция, позиция, рациональный недропользование, мкгрч мкрч, биологический, курин, литосфера, территория, качество, эколого-геологический, фактор, функция, инженерный геология, окружающий, кузнецов, биогеохимический цикл, буквенный индекс, земной кор, основа, порода, последствие, технический устройство, артезианский бассейн, количество, класс, технологический цикл, частота, критерий, химический, показатель, экологический геология, хозяйственный оборот, поле, хозяйственный деятельность, трофический цепь, инженерный, человеческий сообщество, геохимический, подземный воды, жилой зона, рассогласованность биоритм, число, горный порода, отход, проблема, фондовый материал, мера продвижение, водоносный горизонт, год, оценка, эколого геологический, метод, доза облучение, подземный, ионосферный поле, воды, вид, использование, уровень, природный, напорный вод, геопатогенный зона, современный, разработка, загрязнение, жигалин, структура, экологический равновесие, время, площадь, горный, полезный ископаемое, ландшафтный зона, поливной земледелие, зона отдых, круговорот вода, связанный, зиверт, изд-в мнэпу, влияние, объект, экологический, технический задание, литотехническа система, сточный вод, должный, окружающий среда, табла, состояние, точка отсчет, изменение, свойство, система, геология, состав, предел, крайнов, часть, вода, объем, почвенно-растительный покров, равный мера, источник, вопрос, функция литосфера, радиоактивный распад, геофизический, земля, содержание, строительство, тип, песчаный линза, железный дорогой, процесс, горный отрасль, ресурс, узкий пляж, восточный сибирь, зона, организм, изучение, элемент, гиссаро-алайский поднятие, тектонический движение, режимный наблюдение, поверхность, инженерно-экологический изыскание, население, объём, развитие, биогеохимический провинция, подход, живой, точка зрение, резервный фонд, катастрофический, мочь, техногенный, биологически ориентированный, район, область, жизнеобеспечивающий система, авцын, земной кора, опасный, изыскание, дмитриев, мерзлый порода, химический промышленность, геомагнитный поле, эколого, природа, наука, северный америка, русская плита, пресный вода, информация, характер, живая организм, сывороткин, рагозин, снеговой покров, литотехнический система, исследование, случай, деятельность, степень, космический снимок, соляной буря, н э, сооружение, бывший ссср, предпроектный стадий, аномалия, инженерный изыскание, экосистема, результат, мощность тефра, концентрация, почва, ряд, геологический процесс, эколого-геологический картирование, жизнь, условие, мзв бэр, многий, воздействие, экологический почвоведение, эколого-геологический условие, решение, связь, соляной бури, рифтовый зона, животный, инженерноэкологический изыскание, геологический, растительный покров, донный осадок, экологический функция, задача, вод, пространство, вмещающий порода, нарушение, вещество, коффа, группа, значение, городской агломерация, последний