CC BY
204
УДК 55(1/9):550:553:502/504
Кутинов Ю.Г.*,
Чистова 3.Б.**, Ю.Г. Кутинов З.Б. Чистова
Геоэкологическое районирование северных территорий Земли для организации системы мониторинга1
*Кутинов Юрий Григорьевич, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН, академик Европейской академии естественных наук (Ганновер) и Итальянской академии социальных и экономических наук (Рим)
E-mail: [email protected]
**Чистова Зинаида Борисовна, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией глубинного геологического строения и динамики литосферы Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН
E-mail: [email protected]
На основе комплексного изучения геолого-геофизических данных выделены геоэкологические структуры различных рангов Арктического сегмента земной коры и обоснованы их основные характеристики. Определены факторы, влияющие на степень трансформации геологической среды при освоении минерально-сырьевых ресурсов, и впервые на геолого-геофизической основе проведено геоэкологическое районирование территории Арктического сегмента земной коры и, более детально, Севера Евразии. В качестве основной единицы анализа предложена минерагеническая провинция. Разработана многоуровневая, многофакторная структура геоэкологического районирования северных территорий. Показаны существенные отличия северных регионов от районов средних широт, которые обычно используются для построения геоэкологических моделей и прогноза состояния окружающей среды.
Ключевые слова: Арктический сегмент земной коры, Север Евразии, геоэкологическое районирование
По занимаемой территории (66,7% площади РФ) и низкой плотности населения (8,1%) Север является глобальным экологическим ресурсом не только России, но и всего мирового сообщества. В тоже время здесь располагается практически вся сырьевая база России и проводится интенсивная хозяйственная деятельность с доминирующей ролью ресурсодобываюших, в первую очередь горнодобывающей и топливно-энергетической, отраслей. Такое развитие регионов приводит к ухудшению экологической ситуации. Для предупреждения и уменьшения ущерба необходима разработка долгосрочной концепции рационального природопользования на основе геоэкологического районирования северных территорий.
По мнению авторов, основным фактором обособления самых крупных геологических объектов - «геоэкологических надпорядковых структур» является глубинное строение Земли, как основная причина происходивших и происходящих в недрах и на ее поверхности процессов. Геологическая история Арктики показывает, что основные палеогеографические изменения совпадают по времени или непосредственно следуют за крупными тектоническими преобразованиями, приуроченными к границе протерозоя и фанерозоя, среднего и позднего палеозоя, раннего и позднего мела2. Не меньшее значение имеет и четвертичный, собственно арктический период в геологической истории морских водоемов Арктики, т.к. начиная с неогена арктические моря питаются водами из глубоководного Арктического океанического бассейна, и все трансгрессии имеют направление с севера на юг3.
Наиболее эффективным, по мнению авторов, является изучение свойств среды в рамках циркумокеанических сегментов земной коры, т.к. основным фактором их обособления является глубинное строение как основная причина происходивших и происходящих в ней и на ее поверхности процессов. Для каждого из сегментов суще-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Программы ОНЗ РАН № 9 «Межгеосферные взаимодействия», проект «Изучение процессов взаимодействия геосфер в активных геологических структурах на севере Русской плиты» и гранта РФФИ-Север № 11-04-98802 а «Влияние тектонических структур и аномалий барического поля севера Русской плиты (на примере Архангельской области) на растительные ресурсы».
Геологическое строение и закономерности размещения полезных ископаемых. Т. 9. Моря Советской Арктики / Под ред. И.С. Грамберга и Ю.Е. Погребицкого. Л.: Недра, 1984. 280 с.
3 Там же.
ствуют две группы потоков вещества: 1) от горных сооружений к центру сегментов, обусловленная денудацией;
2) компенсационный отток глубинного вещества от центра к областям сноса1. Такая симметрия центрального типа определяет природные геоэкологические тренды сегментов земной коры.
Обычно достаточно сложным вопросом при районировании является выбор классификационных признаков. Авторы считают, что районирование должно быть основано на анализе природных факторов, отражающих объективную реальность, а техногенные процессы необходимо рассматривать как наложенные на природную среду и вызывающие ее изменения. Для типизаций геологической среды (ГС) необходимо переходить к «геоэкологическим структурам» - закономерно организованным в объеме частям геологической среды, сформированным и развивающимся под действием природных и техногенных процессов, и относительно однородным по геологическим и экологическим свойствам и структуре. При этом надо рассматривать и учитывать три принципиальных группы параметров: региональные (геологические, геодинамические), зональные (климатические) и наложенные (техногенные). При выборе ограничений территорий, кроме географических и геологических факторов, учитывались: ранги выделяемых объектов (глубинность, история направленного развития и т.д.); современное геодинамиче-ское состояние (единая геодинамическая система); геоэкологическое единство структуры.
В результате применения данного подхода, нами были выделены следующие геоэкологические структуры: 1 - Арктический сегмент земной коры; 2 - Арктическая окраинноконтинентальная зона (АОКЗ); 3 - Евроазиатская и Амеразийская ветви этой зоны; уточнены их границы и дана их геоэкологические характеристики (рис. 1).
Анализ материалов свидетельствует, что циркумполярному строению Арктического сегмента подчиняются практически все закономерности пространственного положения его геологических структур и характеристики окружающей среды. Для данного региона наблюдается совпадение этой зональности с климатической, и все эти черты усилены влиянием климата на экзогенные процессы и биоту северных территорий.
Наличие циркумполярной зональности подтверждается: 1) данными космомагнитных исследований (КА MAGSAT-49); 2) закономерностями распределения теплового потока;
3) современной литодинамикой акваторий Северного Ледовитого океана (СЛО) (рис. 2);
4) характером сейсмичности1.
Специфика геодинамического режима
Арктического сегмента земной коры находит свое отражение в морфологии дна, элементах тектонической структуры, динамике геологических процессов и характеристике осадочных бассейнов СЛО. Соотношения отдельных морфоструктурных элементов дна Северного Ледовитого океана резко отличны от таковых в других океанах Земли. В его общей площади аномально высоки доли шельфа (до изобаты 200 м) и континентального склона (200-3000 м): 37,4% (4900 тыс. кв. км) и 49,1 % (6436 тыс. кв. км) соответственно. В Мировом океане доля шельфа составляет 7,6%, континентального склона - 15,2%. Площадь ложа (более 3000 м) в СЛО составляет 13,5% (1764 тыс. кв. км). Аномально малой является и средняя глубина этого океана (1200 м), уступая в три с лишним раза глубинам других океанов и Мирового океана в целом (3795 м)3.
Центральная симметрия в строении Арктической геодинамической системы определяет и пространственные закономерности минерагении региона. Не вызывает сомнения наличие нефтегазоносного, благороднометального и алмазоносного циркумполярных поясов, с разной долей достоверности выделяются полиметаллический, редкометальный и редкоземельный пояса, т.е. выделяется Арктический циркумполярный минераге-нический пояс, конформный с циркумполярной зональностью Арктического сегмента земной коры. Для пояса характерны пространственно сближенные полигенные, полихронные и полиметаллические минерагенические провинции и крупные области нефтегазонакопления. На базе основных рудоносных провинций функционируют все горнодобывающие комплексы, являющиеся, как правило, градообразующими, что отражается на экологической ситуации в регионе. Те. это глобальный эколого-геохимический пояс.
Современным морфоструктурным выражением геодинамической системы Северного Ледовитого океана является
1 Неизвестнов Я.В., Погребицкий Ю.Е., Филиппов Б.В. Глобальный перенос вещества и энергии с позиций теории открытых термодинамических систем //Геология морей и океанов. Тез. докл. XIII Междунар. школы морской геологии. Т. 1. М., 1999. С. 138-139.
2 Кутинов Ю.Г. Экогеодинамика Арктического сегмента земной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 388 с.
3 Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии) / Под ред. И.С. Грамберга и Н.П. Лаверова. СПб.: Наука, 2000. 247 с.
Рис. 1. Схема геоэкологического районирования Арктического сегмента земной коры2. 1 - границы Арктического сегмента; 2 -границы Арктической геодепрессии; 3 - граница Евроазиатской ветви АОКЗ; 4- границы районов с разной степенью трансформации ГС (I - Европейский Север; II - Западная Сибирь; III - Восточная Сибирь и Дальний Восток; IV - шельф Арктических морей); 5 - зона межплитной сейсмичности; 6 - зона внутриплитной сейсмичности; 7 - область неустойчивого осадконакопления.
Арктическая геодепрессия, которая охватывает впадины СЛО, его окраинные моря и сопредельные части континентов до водораздельных хребтов, определяя область стока последнего1. В целом в строении региона выделяются три концентрические зоны I порядка, отражающие различный режим и направление глубинных и поверхностных геологических процессов. Внешняя зона характеризуется развитием денудационного рельефа (пограничный орогенный пояс). Промежуточная - представлена аккумулятивными и аккумулятивно-денудационными равнинами и шельфами окраинных морей. Центральная, состоящая из абиссальных котловин, является местом накопления пелагических осадков. Таким образом, концентрические зоны в строении Арктической геодепрессии являются триадой сопряженных районов, определяющих единый ход переноса вещества, в т.ч. и загрязняющих веществ (ЗВ) от денудационных процессов, через аккумуляцию и гранулометрическую сортировку вещества к накоплению осадков.
В качестве геоэкологической структуры II порядка выделена Арктическая окраинноконтинентальная зона (АОКЗ), внутренней границей которой являются Евразийская и Амеразий-ская шельфовые ступени. Сложнее дело обстоит с южными границами АОКЗ. В основу их трассирования было положено выделение «следа воздействия» межплитной границы и активных геодина-мических систем, конформных зоне спрединга, которые отмечаются практически во всех структурах Евроазиатской плиты2. Влияние зоны спре-динга достигает 600 с.ш. (рис. 1).
В целом Арктическая окраинно-континентальная зона характеризуется сложным сочетанием разновозрастных структур, которые являются частью литосферных плит, и особенности их современных процессов необходимо рассматривать на фоне более общих геодинамических закономерностей. В возникновении напряжений и деформаций участвуют силы разной природы и имеет место интегральный эффект их воздействия. Инструментальные измерения, проведенные при подземных взрывах показали3, что внешнее воздействие в земной коре гасится путем стесненных поворотов блоков различного уровня и глубинности. Иначе на внешнее воздействие реагируют орогены и молодые плиты, первые за счет иной симметрии структуры, вторые - наличия более пластичной литосферы, что необходимо учитывать при проектировании крупных инженерных сооружений, особенно линейных - таких, как путепроводы.
Под Евроазиатской ветвью АОКЗ авторами понимается вся Арктическая зона России, южная граница которой совпадает с границей АОКЗ (рис. 1). Г еодинамически эту границу более корректно вести по контакту Евроазиатской и Северо-Американской литосферных плит. Но, говоря о геоэкологической структуре, следует учитывать и экологоэкономические факторы: 1) это территория России с единым экономическим, политическим и правовым пространством; 2) такое деление позволяет рассматривать глобальные и региональные тенденции развития территорий в их взаимосвязи, учитывать возможности трансграничного переноса; 3) пространственно - это морские порты вдоль Северного морского пути, который в настоящее время начинает возрождаться. Следовательно, будет производиться реконструкция портовых сооружений, большинство из которых расположено в устьях рек, впадающих в СЛО, проведение дноуглубительных работ, что будет сопровождаться вторичным перераспределением загрязнения. Т.е. возникает совокупность однородных источников антропогенного воздействия.
Вдоль побережья Севера Евразии протягивается полоса районов современного воздымания (рис. 2). К ним относятся активные сейсмические области: Шпицберген, Северо-Восточная Гренландия; есть информация о землетрясениях на Новой Земле, Земле Франца-Иосифа, Северной Земле. Все сейсмоактивные районы окраин арктических морей являются зонами поднятия4. Пока нельзя сделать обратный вывод о сейсмичности всех зон поднятий, но не исключено, что слабая сейсмичность ряда воздымающихся структур может быть кажущейся из-за недостатка наблюдений , т.к. сетью российских станций надежно регистрируются землетрясения с магнитудой 5,0 и более, а преобладающее количество землетрясений платформенных территорий имеют магнитуду до 3,5 или 4-
1 Арктика на пороге третьего тысячелетия...
2 Кутинов Ю.Г. Указ. соч.
3 Спивак А.А. Дифференциальные движения блочных структур при внешних воздействиях // Г еоэкология. 1999. № 1. С. 62-76.
4 Аветисов Г.П. Сейсмоактивные зоны Арктики. СПб.: ВНИИ Океангеология, 1996. 185 с.
5 Кутинов Ю.Г. Указ. соч.
Рис. 2. Литодинамика Северного Ледовитого океана и структуры активизации земной коры. 1 - структуры активизации земной коры (1 - Фенно-Скандинавское поднятие; 2 - Беломорско-Кулойское плато; 3 - Тимано-Печорская структура; 4 - Северо-Уральская структура; 5 -Обская вихревая структура; 6 - Янская мегаструктура центрального типа; 7 - Омолонское поднятие; 8 - Таймырское поднятие; 9 - Канадский щит); 2-6 - зоны осадконакопле-ния СЛО: 2 - преимущественного перемыва и размыва осадков; 3 - преимущественной аккумуляции осадков разной зернистости; 4 - устойчивой аккумуляции осадков разной зернистости; 5 - пространственно-прерывистой аккумуляции тонодисперсных осадков; 6 - устойчивой аккумуляции тонкодисперсных осадков; 7 - объемы (км3) пресной воды, ежегодно поступающей с крупными реками в СЛО; 8 - скорость воздымания территорий.
4,5. Учитывая, что это районы будущей эксплуатации нефтегазовых месторождений на шельфе, возможно возникновение сейсмически опасных участков за счет наведенной сейсмичности.
Полоса активизированных структур земной коры (рис. 2) представляет собой активный пояс, совпадающий с поясом сейсмичности. Пространственно эта зона приурочена к контакту суши и океана и характеризуется высокой активностью всех происходящих в ней процессов. Материковый сток, промывая практически всю поверхность суши, заканчивается в береговой зоне, внося основной вклад в накопление осадков и загрязняющих веществ, т.к. твердый сток в зоне суша-море осаждается лавинно (до 90%). В результате на месте тектонических депрессий формируются седиментационные ловушки, в которых естественным образом происходит захоронение загрязняющих веществ (ЗВ). Активизация геодинамических процессов и землетрясений в этой зоне приводит к переформированию осадков и к вторичному перераспределению ЗВ в условиях неустойчивого осадконакопления и интенсивного действия вдольбереговых потоков.
Таким образом, выделенные геоэкологические структуры являются регионами, определяющими природные геоэкологические свойства и, опосредованно, уровни трансформации окружающей среды.
В ближайшие десятилетия экономическое развитие северных регионов РФ будет связано с развитием горнодобывающей и, частично, перерабатывающей промышленности и сопутствующей инфраструктуры. Т.е. воздействие будет иметь очаговый импактный характер и особое внимание необходимо уделять «концентраторам» антропогенного воздействия. В этом контексте задачами геоэкологических исследований являются: оценка характера и структуры природных процессов; определение причинно-следственных связей между типами техногенного воздействия и ГС; выявление факторов и критериев изменений среды; обоснование прогнозных моделей трансформации ГС. Такой подход требует применения иных критериев выбора границ объектов анализа. Необходимо исследование объектов в рамках естественных геологических границ. В качестве основного объекта регионального геоэкологического анализа, нами предлагается минерагеническая провинция, под которой понимается не только совокупность пространственно-сближенных месторождений, но и рудообразуюшая система, сформировавшая данный таксон, т.к. наличие или отсутствие месторождений не определяет протекающих геологических процессов, а часто отражает изученность перспективных территорий. Выбор минерагенической провинции в качестве объекта геоэкологического анализа диктуется и сложившимися особенностями освоения северных территорий1: 1) слабым развитием фоновых отраслей природопользования; 2) очаговым характером промышленного ресурсодобывающего природопользования; 3) отработкой и переделом преимущественно богатых руд с высоким содержанием вредных примесей; 4) низкой степенью полноты использования сырья (до 1 млрд. т отходов в год); 5) технически устаревшими очистными сооружения; 6) аварийным состоянием оборудования; 7) разными стадиями освоения месторождений в пределах одной и той же провинции; 8) градообразующим характером предприятий.
В пределах российской части АОКЗ выделяются минерагенические провинции, нефтегазоносные и угольные бассейны. Общими природными условиями для них являются: 1) наличие многолетнемерзлых пород; 2) близость геодинамически активных систем разных рангов; 3) сочетание денудационных и аккумулятивных форм рельефа с преобладанием последних; 4) единая область стока и переувлажнение почв; 5) питание вод суши преимущественно снеговое.
В составе провинций преобладают щелочно-ультраосновные образования и, как следствие, щелочно-ультраосновная геохимическая специализация Арктических регионов с высокими содержаниями №, Си, Со, S, Se, Те, Р, Fe, и, Т^ Сг, Т^ металлов платиновой группы: Аи, Sn, As (до 3 %), Sb (до 1 %), 2п, РЬ, Мп, Ве, Мо, V, Cd, ^ (десятые доли г/т)2. Высокие содержания характерны и для нефтегазовых бассейнов (содержание Fe, V, № более 10 г/т: в г/т: Fe - 330; V - 250; № - 170; 2п - 12; Т - 22; Си - 6; As - 2)3. Сходная специализация наблюдается для угленосных бассейнов4.
Для большинства провинций отмечается разгрузка подземных вод в направлении Северного Ледовитого океана и северная направленность поверхностного стока, с массовым выносом загрязняющих компонентов в бассейны арктических морей. Важным фактором является и сезонное изменение скорости миграции: накопление атмосферных осадков с загрязняющими веществами в снежный покров происходит в течение 6-8 месяцев, и 75-90% годового стока приходится на весенний и летне-осенний паводок, и в короткий период весеннего половодья талые воды с накопленными ЗВ поступают в водосборные бассейны, являясь причиной сильного импульса токсичного действия. Миграция элементов усугубляется наличием мощной криолитозоны. Мерзлые породы практически водонепроницаемы и все продукты химического стока сосредотачиваются в тонком приповерхностном слое грунтов. В отличие от средней полосы России, где загрязняющие вещества просачиваются на большие глубины и самоочищаются, на Севере они растекаются по сезонно-талому слою.
Связанное с паводками опреснение морских вод отодвигает геохимические барьеры (зоны смешения вод) в сторону акваторий арктических морей, обеспечивая накопление ЗВ в это время за геохимическим барьером суша-море (река-море). В водоемах Субарктики основной формой миграции большого спектра металлов (N1, Си, Мп, Sr, Fe, А1, Со, Сг, Cd, РЬ , As) является наиболее токсичная ионная форма. В арктических низкоминерализованных водах наряду с высокой миграционной способностью металлы обладают большей скоростью биоаккумуляции и активно проявляются их токсикологические свойства. Можно ожидать развития процессов закисления вод на 30% территории российской арктической зоны5 и возрастания содержания ионных форм металлов из-за выщелачивания их кислыми осадками из горных пород, почв и донных отложений.
Немаловажным обстоятельством является и тесная связь минерагенических провинций со строением верхней ман-
1 Грамберг И.С., Додин Д.А., Иванов В.Л. Минерально-сырьевая база и окружающая среда Российского Заполярья - будущее его городов // Город в Заполярье и окружающая среда. Труды II междунар. конфер. Сыктывкар, 1998. С. 47-58.
2 Арктика на пороге третьего тысячелетия...
3 Нукенов Д.Н., Пунанова С.А., Агафонова З.Г. Металлы в нефтях, их концентрации и методы извлечения. М.: ГЕОС, 2001. 77 с.
4 Рубцов А.И. Эколого-геохимическая характеристика воздуха угольной шахты Воркутинского месторождения (Республика Коми) // Г ород в Заполярье и окружающая среда. Труды II междунар. конфер. Сыктывкар, 1998. С. 117-119.
5 Хубларян М.Г., Моисеенко Т.И. На Крайнем Севере снижается качество воды // Вестник РАН. 2000. Т. 70. № 4. С. 307-313.
тии и земной коры. Провинции, как правило, характеризуются неустойчивым напряженно-деформированным состоянием земной коры, отчетливо реагирующим на внешнее воздействие. Большинство провинций АОКЗ приурочено к крупным тектоническим структурам, с возможным сейсмогенерирующим характером. Помимо воздействия Арктической геодинамической системы и наличия пояса активизированных структур вдоль побережья СЛО, наблюдается и техногенная дестабилизация недр. Вследствие ускорения техногенных нагрузок Восточно-Европейская (ВЕП), Сибирская (СП) и Северо-Американская платформы теряют свою геодинамическую стабильность из-за формирования мощных очагов техногенного воздействия в недрах, в том числе и из-за применения подземных ядерных взрывов (ПЯВ)1. В первую очередь это сказывается на месторождениях полезных ископаемых, являющихся дестабилизированными участками земной коры вследствие горнодобывающих работ. Данных об изменении геодинамической активности по северу ВЕП пока нет, что связано с практическим отсутствием сети сейсмического мониторинга на его территории2. Но, учитывая наличие Новоземельского ядерного полигона (132 взрыва, в том числе 42 подземных. Мощность без подземных испытаний - 250 Мт, ПЯВ - 23 Мт), проведение ПЯВ для региональной сети ГСЗ и высокую блоковую делимость территории можно прогнозировать возникновение такого воздействия при отработке месторождений газа, нефти и алмазов.
Косвенно об изменении стабильного состояния литосферы ВЕП указывает резко возросшее количество регистрируемых техногенных землетрясений3. При этом взаимное влияние месторождений друг на друга обычно не учитывается. Сходная картина наблюдается и при анализе пространственного размещения нефтегазовых бассейнов, отработка которых обычно приводит к возникновению наведенной сейсмичности с интенсивностью 2-3 балла.
На Сибирской платформе и в ее обрамлении заметный рост числа землетрясений наметился в 1986 г., а в 1998 г. он перерос в резкий всплеск сейсмичности4. С 1995 г. сейсмические толчки стали проявляться в нефтедобывающих районах юга СП, а с 1997 г. и на Анабарском массиве.
Эта дестабилизация существенно усилится при отработке нефтегазовых месторождений на шельфе Арктических морей. Деформация геологической среды при эксплуатации морских месторождений углеводородов отрицательно влияет и на экологическую обстановку. Так, на месторождении Экофиск в Северном море зафиксированы просадки до 6 м при скорости опускания морского дна по замерам 1984-1989 гг. - 0,3-0,4 м в год5. Темп оседания Штокмановского месторождения по расчетам может быть более высоким, а общая осадка добычных платформ к концу срока эксплуатации может превысить 10 м и сопровождаться возникновением техногенных землетрясений6.
При учете геоэкологических последствий эксплуатации минеральных ресурсов весомую роль играет временной фактор, особенно при трансформации подземных вод. Статистические данные о составе вод регионов Урала свидетельствуют об устойчивом функционировании резко измененных гидрохемогенных полей . Наиболее изменены (трансформация практически завершена) гидрогеохимические поля месторождений со сроком функционирования свыше 60 лет, наименее - со сроком до 30 лет. Те же характеристики присущи водам длительно разрабатываемых колчеданных месторождений. Сходные временные интервалы наблюдаются и в других регионах: 1) практически полная трансформация как поверхностных, так и подземных вод в результате отработки угольных месторождений в Донбассе произошла за 50 лет ; 2) на водосборах Новгородской области вследствие антропогенного воздействия поверхностные воды существенно преобразовались по своему составу, став по доминирующим ионам сульфатнонатриевыми с pH ниже 4,1—4,3, что активизирует процессы выщелачивания водовмещающих пород и сопровождается необратимыми изменениями гидрогеохимического режима подземных вод. Время трансформации 40-50 лет 9;
3) при изучении состава вод в центральной части Кольского полуострова10 были обнаружены в поверхностных водах высокие концентрации ионных (лабильных) форм А1 (6 форм).
Таким образом, при сроках функционирования горнодобывающих предприятий 50-60 лет (стандартные сроки работы ГОКов) происходит практически полная трансформация природных гидрогеохимических полей. Такие же временные интервалы отмечаются и при возникновении наведенной сейсмичности.
Суммируя вышеизложенное, можно отметить что: 1) минерагенические провинции являются объектами геоэкологического анализа, позволяющими сопоставлять структуры одного ранга: провинции, нефтегазовые и угольные бассейны; 2) минерагенические провинции российской части АОКЗ имеют много общих черт как природноклиматических, так и геоэкологических, отличаясь в первую очередь степенью освоенности и, как следствие, эффектом воздействия на окружающую среду; 3) минерагеническим провинциям соответствуют региональные геохимические аномалии со средним содержанием элементов значительно превышающим их кларки в земной коре и в ряде случаев ПДК. Это обстоятельство, а также возможность превышения пороговых критических параметров на геохимических барьерах обычно не учитывается при оценке воздействия на окружающую среду инженерных объектов; 4) для геоэкологического изучения минерагенических провинций необходима разработка типовых факторов и последовательности анализа с учетом не только природных и техногенных условий, но прогнозируемых тенден-
1 Голубов Б.Н. О техногенной дестабилизации древних платформ северного полушария // Современная геодинамика, глубинное строение и сейсмичность платформенных территорий и сопредельных регионов. Матер. междунар. конфер. Воронеж, 2001. С. 59-63.
2 Кутинов Ю.Г. Указ. соч.
3 Козырев А.А., Панин В.И., Мальцев В.А. Актуальные проблемы управления эволюцией природно-технических систем при крупномасштабных горных работах // Сергеевские чтения. Вып. 2. М.: ГЕОС. С. 196-203.
4 Голубов Б.Н. Указ. соч.
5 Мори В. Оседание буровых платформ на нефтяных промыслах Экофиск: проблемы механики горных пород (причины и следствия оседаний, связанные с разработкой нефтяных залежей в Северном море // Механика горных пород применительно к проблеме разведки и добычи нефти. М.: Мир, Эльф Акитин, 1994. С. 257-264.
6 Неизвестнов Я.В., Холмянский М.А. Геоэкология морского дна // Российская Арктика. Геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб.: ВННИ Океангеология, 2002. С. 875-879.
7 Табаксблат Л.С. Техногенные гидрогеохимические поля разрабатываемых сульфидных залежей на Среднем Урале // Изв. вузов. Геол. и разведка. 1991. № 8. С. 93-100.
8 Беседа Н.И., Бент О.И., Яковенко П.И. Охрана и использование водных ресурсов // Г еоэкология. 1998. № 2. С. 121-123.
9 Злобина В.Л., Джамалов Р.Г. Тенденции изменения качества подземных вод при загрязнении атмосферных осадков // Геоэкология. 1998. № 3. С. 17-23.
10 Мазухина С.И., Моисеенко Т.И. Физико-химическое моделирование закисления вод в реках // Г еоэкология. 1998. № 1. С. 125-130.
Практически отработанные На стадии отработки Перспективные
(ликвидация последствий) {ликвидация последствий (долгосрочный
и прогноз развития прогноз,20-60
событий} лет)
І
І
МИНЕРАГ БНИЧЕСКА
ПРОВИНЦИЯ
II Минерагенический тип -*-► Геотектонические 1I структуры 1 II' -**- Пространственное-*-*-Глубинность I размещение 11
1 г і 1
Способ отработки (открытый,закрытый)
Ранг,тип сочленения и контроля геодин. режим
суша,шельф,акватория, климат
М-б и состав новообразований
М-б и тип загрязнения
наведенные и спровоцированные процессы
Т ' Г
Ареал загрязнения, глубина изменений,пути миграции
Сейсмич-
ность
Геофиз.
поля
Экзоген.
процессы
Состав и уровень
ВОД
Динамика ГС, Р-Т условия
Ареал загрязнения, тяжесть последствий
Состав газов и флюидов
V
У
ПРОГНОЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Рис. 3. Схема прогноза воздействия природных, природнотехногенных и техногенных процессов регионального масштаба при освоении минерально-сырьевых ресурсов
1 Кутинов Ю.Г. Указ. соч.
Рис. 4. Основные факторы, влияющие на степень трансформации геологической среды Севера Евразии1
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ 4(6)/2011
ций развития регионов. Схема прогноза последствий разработки месторождений приведена на рис. 3.
Основными факторами, влияющими на степень трансформации среды Севера Евразии при освоении минерально-сырьевых ресурсов являются: степень освоенности территории; тенденции развития; тип минерагени-ческой провинции; геодинамический режим; тип сочленения геологических структур; трансформации вещественных и энергетических потоков ГС (рис. 4).
Предлагаемые факторы имеют целевую направленность, и значимость каждого фактора зависит от особенностей анализируемого региона. В то же время они позволяют достаточно полно оценить существующую степень трансформации среды и обоснованно строить прогноз будущих сценариев развития регионов.
Степень освоенности территории относится к инвентаризационным оценочным параметрам, с которых должна начинаться процедура анализа и имеет двойственный характер, т.к. определяет не только степень нарушенности среды, но и сценарии будущих событий. При оценке степени освоенности территории надо учитывать плотность населения, тип расселения, виды хозяйственной деятельности, наличие инфраструктуры, ресурсов, в т.ч. и прогнозных и степень их изученности и подготовленности к хозяйственному освоению.
Средняя плотность населения России составляет 43,5 чел/кв. км и является экологически оптимальной1, плотность населения на Севере России колеблется от 7,8 до 2,5 чел/кв. км2. В целом для Европейского Севера она составляет 3,5 чел/кв. км, для севера азиатской части России - 1 чел/кв. км. Большое значение имеет очаговый тип расселения (городское население составляет 74-92%). Подавляющее большинство северных городов пространственно приурочено к крупным рекам (Северная Двина, Печора, Обь, Лена, Енисей, Колыма), что позволяет рассматривать их как каналы промышленного загрязнения в Северный Ледовитый океан.
Наиболее характерной для северных территорий является эксплуатация минеральных и энергетических ресурсов. В отличие от других видов хозяйственной деятельности, увеличивающих степень воздействия за счет наращивания вовлекаемых в оборот площадей, при эксплуатации минеральных ресурсов воздействие наращивается и в глубину, охватывая объемы недр сопоставимые по масштабам с рудно-магматическими системами. Процессы, наблюдаемые на разрабатываемых месторождениях, свидетельствуют о значительных изменениях геологической среды на большие глубины (10-15 км и более).
Оценка состояния инфраструктуры вместе с плотностью населения и типами хозяйственной деятельности, в первую очередь, наличие дорог, нефтегазопроводов, водных артерий, портов позволяет перейти от инвентаризационных параметров к прогнозу и оценке тенденции развития территорий. Наибольшее значение имеет не развитие инфраструктуры вокруг промышленных очагов, а наличие каркаса путей сообщения или предпосылок к его созданию, что влияет на динамику освоения ресурсов, т.к. снижает уровень затрат.
Наличие минеральных и энергетических ресурсов определяет развитие регионов, их сходство и различие. Все северные территории относятся к единому Арктическому минерагеническому поясу и нефтегазоносному супербассейну и сопоставимы по запасам полезных ископаемых (100-500 тыс. долл./чел на территории Европейского Севера, более 500 тыс. долл./чел для территории Сибири и 100-500 тыс. долл./чел для территории севера Дальнего Востока). Учитывая разницу в плотности населения между Европейским Севером и Сибирью можно считать эти цифры сопоставимыми.
Тем не менее, разница в плотности населения, созданной инфраструктуре, размерах территорий, несомненно, сказывается на тенденциях развития и выборе районов первоочередного освоения.
Тенденции развития. Прогноз геоэкологической обстановки регионов невозможен без анализа тенденций освоения минерально-сырьевых ресурсов на глобальном, национальном (государственном) и региональном (местном). Получены следующие выводы:
1) на глобальном уровне: а) развитие России, независимо от ситуации, потребует максимального использования минерально-сырьевых ресурсов; б) особое значение приобретают гигантские месторождения с богатым содержанием полезных компонентов;
2) на национальном уровне: а) резко возрастает роль северных территорий и в первую очередь Европейского Севера; б) освоение месторождений углеводородного сырья на Арктическом шельфе является важным элементом государственной стратегии развития российской экономики и есть все основания предполагать, что в эти регионы сместится центр добычи нефти и газа.
Кроме наличия широкого комплекса полезных ископаемых, Европейский Север характеризуется относительно развитой инфраструктурой (дороги, морские порты), наличием трудового и интеллектуального потенциала, центров традиционной горнодобывающей и перерабатывающей промышленности (Мурманская область, Республика Коми, Северный Урал), близостью регионов потребителей (Москва, Санкт-Петербург, Урал).
Тип минерагенической провинции объединяет первые два и последующие факторы анализа, т.к. определяет не только то, что и как будет эксплуатироваться (степень изученности и тенденции развития), но и последствия эксплуатации минерального сырья в зависимости от конкретных условий региона.
Общие характеристики Арктического циркумполярного минерагенического пояса и слагающих его провинций в целом приведены выше. Минерагенические провинции региона характеризуются: а) комплексным характером; б) глубинными рудо- и магмогенерирующими системами; в) широким развитием редкоземельных и редкометалльных месторождений; г) пространственно большинство провинций находится в непосредственной близости от шельфа арктических морей, а ряд редкоземельных и редкометальных россыпных месторождений и нефтегазоносных провинций - непосредственно на шельфе.
Геодинамический режим. Наиболее важные в промышленном отношении рудоносные структуры располагаются на стыке Арктического циркумполярного пояса и субмеридиональных планетарных и трансрегиональных складчатых поясов - Атлантического, Монголо-Уральского, Тихоокеанского, Алдано-Гренландского - и территория в
1 Лосев К.С. Экологические проблемы и перспективы устойчивого развития России в XXI веке. М.: Космосинформ, 2001. 400 с.
2 Economic Geography and Structure of the Russian Territories of the Barents Region. Edit. by Tero Lausala & Leila Valconen Finnbarents. Arctic Centre University of Lapland. Rovaniemi. 1999. 250 p.
3 Стафеев К.Г. Г еолого-экономические карты при решении управленческих и научных задач // Разведка и охрана недр. 2002. N° 6-7. С. 49-52.
минерагеническом отношении представляет «решетку» пересекающихся рудных поясов.
Арктические регионы, особенно прибрежные и шельфовые территории, характеризуются активными проявлениями новейших и современных тектонических движений. Наличие многолетнемерзлых пород с незначительными глубинами сезонного протаивания, определяет напряженное состояние пород вечномерзлой зоны, обусловленное суммарным воздействием тектонических сил, экзогенных процессов и сезонно изменяющихся температурных воздействий.
Анализ геодинамического режима континентальной части территории показал, что большинство минера-генических провинций расположены в зонах влияния активных геодинамических систем первого порядка1, т.е. находятся в геодинамически неустойчивом состоянии и их эксплуатация будет сопровождаться возникновением наведенной сейсмичности, подтоком глубинных газов и флюидов и возникновением наведенных магнитотеллурических токов и чревато экологическими катастрофами..
Типы сочленения геологических структур помимо металлогенического аспекта имеют и геоэкологический: от их строения, степени раздробленности, проработки зависит проницаемость зон и блоков земной коры, характер распределения и миграция элементов, в т.ч. и загрязняющих веществ. Наиболее крупными являются зоны сочленения литосферных плит, геодинамических систем и крупных геологических структур (платформ, плит, орогенов). Первые два типа более подробно рассмотрены ранее.
Немаловажное значение имеет зона сочленения океан-суша, особенно при освоении минерального сырья как динамичный приемник (демпфер отрицательных воздействий), отделяющий основную часть акватории от неблагоприятных воздействий населенной суши и как геодинамическая граница.
Трансформация вещественных, энергетических потоков ГС. Как указывалось ранее, для Арктического сегмента земной коры существуют две основных группы противоположно направленных вещественных и энергетических потоков: от пограничных горных сооружений к центру сегмента и компенсационный подток глубинного вещества от центра в области сноса. Действием этих факторов обусловлена концентрически зональная структура зон осадконакоп-ления и глубинного строения Арктического сегмента. В первом случае происходит трансформация вещественных потоков: на суше - от денудационных процессов (орогены) до аккумуляции и вторичной денудации на континентальных равнинах; в акватории СЛО - по гидравлической крупности осадков от побережья к глубоководным котловинам (рис.
2). Соответственно меняются и закономерности распространения и осаждения загрязняющих веществ, выносимых с суши. При этом наиболее крупная трансформация вещества происходит в зоне перехода суша-море («маргинальный фильтр» по А.П. Лисицину), где до 90% твердого стока с суши осаждается лавинно. Во втором случае глубинный поток энергии и вещества формирует динамические зоны, выражающие различный режим и направление глубинных процессов и характеризующиеся разным типом земной коры. Этот же поток формирует межплитную и циркумполярную внутриплитную сейсмичность, циркумполярную структуру теплового потока, наличие полосы районов, испытывающих современное воздымание вдоль побережья Евразии, и являющихся районами сноса осадочного материала в прилегающие акватории. На более низком уровне большое значение имеют структуры II порядка.
Минерагенические провинции, как объекты геоэкологического анализа, являются каналами тепло-массопереноса от подошвы литосферы до верхних слоев земной коры, глубинность которых может достигать более 120 км и относятся к сложным открытым системам, в которых нередки катастрофические исходы. Границы минерагенических провинций, как зоны максимальных потенциалов и градиентов являются первоочередными объектами для геолого-геофизического мониторинга. Тесная связь минерагенических провинций с зонами сочленения геологических структур как каналами вертикальной и латеральной миграции, характеризующимися в большинстве случаев повышенной анизотропией свойств как по простиранию, так и по падению, диктует необходимость их тщательного учета.
Таким образом, анализ выше перечисленных факторов позволяет провести районирование территории Севера Евразии не только по характеру природных геоэкологических трендов, но и с учетом антропогенного воздействия на окружающую среду.
Достаточно отчетливо проявляются различия между Западной и Восточной Арктикой как в геологическом строении, современной геодинамике, так и в тенденциях экономического развития и, как следствие, в экологии. Зона разграничения этих двух областей выражена и геоморфологически. В европейской части ее юго-западные и, частично, юго-восточные границы проходят по флангам горных сооружений - Скандинавских гор, блоковых поднятий Кольского п-ва, Тимано-Печорской и Полярно-Уральской систем. В Сибирской части характер ограничений меняется на пояс погружений, охватывающий южную часть Карского моря, Енисей-Хатангскую систему и южную часть моря Лаптевых. Следствием этих геоморфологических различий является большая величина механической денудации реками Европейского Севера (Северная Двина - 15,7 т/км2*год, Печора - 14,2 т/км2*год) по сравнению с реками Сибири (Обь - 5,5 т/км2*год, Енисей - 5,5 т/км2*год, Лена - 4,7 т/км2*год) (рис. 1).
Анализ состояния среды показал повышенную освоенность материковой части Европейского Севера. Значительный уровень трансформации достигнут вследствие развития лесозаготовок, переработки древесины и создания предприятий горнодобывающей промышленности и урбанизированных зон. Эти нагрузки привели к преобразованию естественных ландшафтов и возникновению критических экологических ситуаций (Мончегорск, Никель, Заполярный). В целом, нарушенные земли на территории Европейского Севера широко распространены. Г орная промышленность Мурманской области и Республики Карелия достаточно детально освещена в литературе. Открытие Федорово-Панского платинометалльного месторождения дает основание считать, что на Кольском полуострове может быть создана новая комплексная (Си, №, Сг, Т^ V) минерально-сырьевая база платинодобычи2. Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция является третьей после Западной Сибири и Урало-Поволжского региона по начальным суммарным ресурсам (нефть - 13,76 млрд. т, конденсат - 352,9 трлн. т, свободный газ - 2,44 трлн. м3,
1 Кутинов Ю.Г. Указ. соч.
2 Арктика на пороге третьего тысячелетия...
растворенный газ - 1,06 трлн. м3)1. На территории провинции открыто 200 промышленных месторождений, разрабатывается 26 месторождений нефти, 3 - газа и конденсата, 9 смешанных. Здесь же функционирует Печорский угольный бассейн, начато строительство Среднетиманского бокситового рудника и комплексное освоение Ярегско-го месторождения высоковязкой нефти и титановых руд, идет разработка Хойлинского месторождения баритов, освоение Парнокского месторождения марганцевых руд, увеличился объем добычи кварцевого сырья на Приполярном Урале, разведаны запасы россыпного, выявлены и подготовлены запасы коренного золота (Кожимская группа месторождений, Левминская зона на Приполярном Урале, Полярноуральская зона) и т.д.2. Практически не освоены месторождения Архангельской области. Но в связи с началом освоением месторождений алмазов им. М.В. Ломоносова и им. В.П. Гриба, возможностью обнаружения нефти и газа в Мезенской синеклизе, началом геологоразведочных работ на Архипелаге Новая Земля и т.п. остальные малоосвоенные территории будут находиться на стадии пионерного освоения, постепенно сливаясь в единый пояс трансформированной среды от Кольского полуострова до Полярного Урала. Особенностью региона является одновременная разработка нефтегазовых бассейнов и месторождений твердых полезных ископаемых. Развертывающиеся работы на нефть и газ на территории Мезенской и севера Московской синеклиз, в случае обнаружения нефти также внесут свой вклад в геоэкологическую обстановку в регионе (добыча нефти и газа из зоны тундры будет перенесена в северную тайгу).
Экологическую обстановку на Европейском Севере объединяет наличие одних и тех же (или однородных) источников экологической опасности или общего природного ресурса. Общими источниками экологической опасности являются3: 1 - ядерная энергетика (Северный ВМФ, Атомфлот, судостроительные предприятия в Северодвинске, Мурманской области, полигон на Новой Земле); 2 - ракетно-космическая деятельность (космодром «Плесецк», полигон «Ненокса»); 3 - лесохимическое производство; 4 - транспортная инфраструктура. Общими ресурсами являются: 1 - биоресурсы Баренцева моря; 2 - биоресурсы Белого моря; 3 - водные и биологические ресурсы Сев. Двины, Мезени, Печоры; 4 - месторождения твердых полезных ископаемых; 5 - месторождения углеводородного сырья; 6 - лесные ресурсы.
Достаточно четко видно различие между Европейским Севером и остальной частью северных территорий России по наличию транспортной инфраструктуры. На Европейском Севере действуют 4 основные транспортные магистрали (1 - Санкт-Петербург - Вологда - Котлас - Микунь с ответвлениями радиального уровня; 2 - Санкт-Петербург - Петрозаводск - Мурманск; 3 - Коноша - Архангельск; 4 - Микунь - Ухта - Печора - Воркута) и создается единый транспортный каркас: строится магистраль «Белкомур», соединяющая гг. Сыктывкар и Архангельск; продолжается строительство железной дороги Усинск - Нарьян-Мар, рассматриваются варианты строительства железной дороги от ст. Хальмер-Ю до Байдарацкой губы и от г. Сургут до бухты Индига, разрабатывается проект Северного транспортного коридора (автодорога) Пермь - Сыктывкар - Карпогоры - Санкт-Петербург - Оолу (Финляндия). В Сибири это Транссибирская магистраль, проходящая по более южным районам с проектируемыми меридиональными ответвлениями.
Значение имеет и население соседних территорий, и соответствующие им типы хозяйствования. Европейский Север РФ граничит с Европейским центром дестабилизации окружающей среды, на территории которого имеет место скачок плотности населения по крайней мере на порядок. Западная и Восточная Сибирь граничат с Монголией и Казахстаном, которые отделяют эти территории от густонаселенных Китая, Киргизии и Таджикистана. Следствием этих особенностей является повышенный трансграничный перенос загрязняющих веществ из индустриально развитых районов Центральной Европы на территории Европейского Севера РФ. В целом Европа является крупнейшим в мире регионом эмиссии углекислого газа (50% глобальной эмиссии), в отличие от Казахстана и Монголии. Примерно такое же соотношение имеют и остальные атмосферные поллютанты (двуокись серы, окись азота и др.). Вклад Европейского региона в концентрацию двуокиси серы в Северной Атлантике и Арктике составляет 50%, для Сибири и Дальнего Востока этот вклад оценивается в 5-25%4. Таким образом, Европейский Север является территорией интенсивного освоения минеральных ресурсов с тенденцией слияния в единый ареал трансформации среды от Кольского полуострова до Полярного Урала включительно.
Западно-Сибирская провинция по запасам углеводородного сырья занимает особое место во всей Арктике. Ее территория представляет собой пример пионерного освоения, сопряженного с добычей нефти и газа. За последние 40 лет масштабы хозяйственной деятельности настолько возросли, что вызвали коренные трансформации среды возле эксплуатируемых месторождений. Была создана сеть транспортных коммуникаций, связывающая между собой отдельные месторождения и узлы урбанизации, и нарушены естественные условия функционирования экосистем на больших территориях. В ходе освоения Западной Сибири крупные массивы земель подверглись воздействию негативных процессов: эрозии, дефляции, заболачиванию. Существует тенденция уплотнения линейноочаговых систем с образованием сплошных ареалов, но еще остаются огромные массивы ненарушенных земель вне основной субмеридиональной зоны добычи нефти и газа. К тому же основная тяжесть антропогенного воздействия приходится непосредственно на районы месторождений и газо-нефтепроводы.
Природная среда северных районов Восточной Сибири и Дальнего Востока в целом довольно слабо трансформирована. Здесь преобладает очаговая система освоения с редкими линейными коммуникациями, и развитие традиционных отраслей хозяйствования не оказало радикального воздействия на биосферу территории. Значительная их часть вполне может претендовать на включение в категорию «участков нетронутой природы». Хозяйственная деятельность сосредоточена в отдельных очагах горнодобывающей промышленности и металлургии. В первую очередь это Норильск с его горно-металлургическим комбинатом - основным источником загрязнения среды на севере
1 Боровинских А.П. Топливно-энергетический потенциал Европейского Севера России. Состояние и стратегия освоения // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 1998. № 1. С. 15-19.
Юшкин Н.П., Бурцев И.Н. Минерально-сырьевой потенциал Тимано-Североуральского региона и проблемы его освоения // Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства. Архангельск: АНЦ РАН, 2002. С. 182-187.
Миняев А.П. Экологические проблемы европейского севера: основа для сотрудничества // Север: экология. Екатеринбург: УрО РАН. 2000. С. 262-268.
4 Лосев К.С. Указ. соч.
Сибири, и районы добычи драгоценных металлов (Усть-Нера, Кулар) и алмазов (Удачный-Айхал) в Якутии и др. Вряд ли существующая ситуация радикально изменится в ближайшие десятилетия.
Острова и архипелаги Арктики являются практически неосвоенными территориями, вся хозяйственная деятельность в которых сосредоточена на побережье (метеостанции, научные стационары, перевалочные базы воздушного и морского транспорта). Существенный фактор антропогенного влияния в этих условиях - механическое загрязнение, размеры которого непрерывно возрастают из-за однонаправленного характера грузопотока (только ввоз). Исключение составляют остров Колгуев, где начата добыча нефти, острова Ляховские (россыпные месторождения олова), остров Большевик (месторождения золота) и архипелаг Новая Земля.
В связи с планируемым освоением нефтегазовых месторождений на шельфе арктических морей, ситуация может коренным образом измениться уже в ближайшие годы. В Арктических морях России открыто 16 месторождений, принадлежащих пространственно сближенным осадочным бассейнам. Прогнозные ресурсы углеводородов оцениваются более чем в 100 млрд. т в нефтяном эквиваленте2. Разведанные балансовые запасы на 01.01.1993 г. составляли 3,175 млрд. т нефти и конденсата, 3,871 трлн. м3 газа. В составе провинции высока доля месторождений-гигантов: Штокмановское, Русановское и Ленинградское. Последствия эксплуатации морских месторождений углеводородов рассмотрены ранее на примере месторождений Штокмановское и Экофиск. Обращает на себя внимание пространственная близость нефтегазовых месторождений к ядерному полигону Новая Земля. Возможность возникновения наведенной сейсмичности, вихревых магнитотеллурических токов и просадки дна позволяет прогнозировать и возможность вторичного загрязнения морских вод погребенными в донных осадках радионуклидами (коллоидная форма переноса). Кроме того, намечаются некоторые специфические черты в характере размещения месторождений углеводородов шельфа арктических морей3: если на суше триасовые отложения содержат как нефтяные, так и газовые месторождения, то в пределах шельфа эти отложения - преимущественно газоносные. Увеличение доли газовых месторождений позволяет говорить о повышенном источнике опасности при освоении шельфа, причем перенос загрязнения при добыче полезных ископаемых здесь приобретает трансграничный характер.
Таким образом, по степени существующей и прогнозируемой трансформации ГС выделяются следующие территории (рис. 1): а) Европейский Север - территории интенсивного освоения минеральных ресурсов с тенденцией слияния в единый ареал трансформации среды от Кольского полуострова до Полярного Урала включительно; б) Западная Сибирь - территория пионерного (кустового) освоения с тенденцией уплотнения линейно-очаговых систем и образования сплошных ареалов трансформации; в) Восточная Сибирь и Дальний Восток - слабо освоенные территории с очаговым характером трансформации; г) практически не освоенные (арктические острова и архипелаги) с тенденцией трансформации побережий (загрязнение нефтепродуктами); д) шельф арктических морей - районы интенсивного антропогенного прессинга в ближайшее время. В каждой из выделенных территорий требуется специфический управленческий подход при их освоении для достижения минимального ущерба окружающей среде.
Суммируя вышеизложенное, следует отметить, что на региональном уровне мониторинг необходимо организовывать в рамках выделенных ранее районов (рис. 1). Эти районы имеют как общие черты (элементы единой более крупной структуры Евроазиатской ветви Арктической окраинно-континентальной зоны), так и свои специфические особенности. В целом, единство этих территорий определяется совокупностью природных, историко-культурных, экономических и геополитических предпосылок, поэтому задачи мониторинга здесь многоплановы и не всегда допускают однозначную территориальную привязку. Исходя из положения о непрерывности и дискретности геосистем4, эти районы необходимо рассматривать как континуумы (рис. 5) в рамках
1 Кутинов Ю.Г. Указ. соч.
2 Арктика на пороге третьего тысячелетия...
3 Шипилов Э.В. Месторождения углеводородов осадочных бассейнов арктического обрамления Фенноскандии // Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплитных транзитных зон. Матер. междунар. конферен. Петрозаводск, КНЦ РАН, 2002. С. 266-267.
4 Опекунов Ю. А., Холмянский М. А. Актуальные направления геоэкологических исследований на шельфе // Разведка и охрана недр. 2000. № 12. С. 66-71.
Основные факторы ■ выделения
Г еоэкологические структуры
Структура литосферы Геодинам ический режим. Геоморфоло-1 тя. Климат (наложенный).
-0г
Характер
таксонов
Арктическим сегмент земной коры
^ і
Арктическая охранено контавентальная зова
Глубокеводная часть
СМ
Амервзийская —____ветвь______
Евроазиатская ветвь
Минерагенническая провинция-
Степень освоенности территории,тип мине-рагенической провинции, тип сочленения геологических структур, геодинамический режим, трансформация вещественных и знер-тических потоков, экономические тенденции
V
Европейский Север '
[западная Сибирь
Восточная Сибирь и Дапьный Восток
Шельф арктических _________морей_________
Континиумы,
I определяющие природные |геоэкологичексие тренды
■' Концентратор \ антропогенного : % воздействия /
*
Континиумы,
определяющие
антропогенные
тренды
Рис. 5. Схема районирования Арктического сегмента земной коры1
которых наиболее корректно определение основных параметров среды.
В целом проблема континуально-дискретной организации пространства (в т.ч. и геосистем) - это во многом проблема границ. Характер и структура границ определяют особенности вещественного, энергетического и информационного обмена геосистем на внутреннем и внешнем уровнях и соответственно их способность к саморегуляции и устойчивость к внешним воздействиям.
Следует отметить, что выделенные районы в целом вряд ли можно отнести к геосистемам в чистом виде, скорее это природно-техногенные системы регионального уровня с разной степенью трансформации среды. Тем не менее, как континуумы антропогенного воздействия они во многом развиваются по тем же законам, что и природные, но на другом энергетическом и временно м уровнях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аветисов Г.П. Сейсмоактивные зоны Арктики. СПб.: ВНИИ Океангеология, 1996. 185 с.
2. Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии / Под ред. И.С. Грамберга и Н.П. Лаверова. СПб.: Наука, 2000. 247 с.
3. Беседа Н.И., Бент О.И., Яковенко П.И. Охрана и использование водных ресурсов // Геоэкология. 1998. № 2. С. 121-123.
4. Боровинских А.П. Топливно-энергетический потенциал Европейского Севера России. Состояние и стратегия освоения // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 1998. № 1. С. 15-19.
5. Геологическое строение и закономерности размещения полезных ископаемых. Т. 9. Моря Советской Арктики / Под ред. И.С. Грамберга и Ю.Е. Погребицкого. Л.: Недра, 1984. 280 с.
6. Голубов Б.Н. О техногенной дестабилизации древних платформ северного полушария // Современная геодинамика, глубинное строение и сейсмичность платформенных территорий и сопредельных регионов. Матер. междунар. конфер. Воронеж, 2001. С. 59-63.
7. Грамберг И.С., Додин Д.А., Иванов В.Л. Минерально-сырьевая база и окружающая среда Российского Заполярья - будущее его городов // Город в Заполярье и окружающая среда. Труды II междунар. конфер. Сыктывкар, 1998. С. 47-58.
8. Злобина В.Л., Джамалов Р.Г. Тенденции изменения качества подземных вод при загрязнении атмосферных осадков // Геоэкология. 1998. № 3. С. 17-23.
9. Козырев А.А., Панин В.И., Мальцев В.А. Актуальные проблемы управления эволюцией природно-технических систем при крупномасштабных горных работах // Сергеевские чтения. Вып. 2. М.: ГЕОС. С. 196-203.
10. Кутинов Ю.Г. Экогеодинамика Арктического сегмента земной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 388 с.
11. Лосев К.С. Экологические проблемы и перспективы устойчивого развития России в XXI веке. М.: Космо-синформ, 2001. 400 с.
12. Мазухина С.И., Моисеенко Т.И. Физико-химическое моделирование закисления вод в реках // Геоэкология. 1998. № 1. С. 125-130.
13. Миняев А.П. Экологические проблемы европейского севера: основа для сотрудничества //Север: экология. Екатеринбург: УрО РАН. 2000. С. 262-268.
14. Мори В. Оседание буровых платформ на нефтяных промыслах Экофиск: проблемы механики горных пород (причины и следствия оседаний, связанные с разработкой нефтяных залежей в Северном море // Механика горных пород применительно к проблеме разведки и добычи нефти. М.: Мир, Эльф Акитин, 1994. С. 257-264.
15. Неизвестнов Я.В., Погребицкий Ю.Е., Филиппов Б.В. Глобальный перенос вещества и энергии с позиций теории открытых термодинамических систем // Геология морей и океанов. Тез. докл. XIII Междунар. школы морской геологии. Т. 1. М., 1999. С. 138-139.
16. Неизвестнов Я.В., Холмянский М.А. Геоэкология морского дна // Российская Арктика. Геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб.: ВННИ Океангеология, 2002. С. 875-879.
17. Нукенов Д.Н., Пунанова С.А., Агафонова З.Г. Металлы в нефтях, их концентрации и методы извлечения. М.: ГЕОС, 2001. 77 с.
18. Опекунов Ю. А., Холмянский М. А. Актуальные направления геоэкологических исследований на шельфе // Разведка и охрана недр. 2000. № 12. С. 66-71.
19. Рубцов А.И. Эколого-геохимическая характеристика воздуха угольной шахты Воркутинского месторождения (Республика Коми) // Город в Заполярье и окружающая среда. Труды II междунар. конфер. Сыктывкар, 1998. С. 117-119.
20. Спивак А.А. Дифференциальные движения блочных структур при внешних воздействиях //Геоэкология. 1999. № 1. С. 62-76.
21. Стафеев К.Г. Геолого-экономические карты при решении управленческих и научных задач // Разведка и охрана недр. 2002. № 6-7. С. 49-52.
22. Табаксблат Л.С. Техногенные гидрогеохимические поля разрабатываемых сульфидных залежей на Среднем Урале // Изв. вузов. Геол. и разведка. 1991. № 8. С. 93-100.
23. Хубларян М.Г., Моисеенко Т.И. На Крайнем Севере снижается качество воды // Вестник РАН. 2000. Т. 70. № 4. С. 307-313.
24. Шипилов Э.В. Месторождения углеводородов осадочных бассейнов арктического обрамления Фен-носкандии // Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплитных транзитных зон. Матер. междунар. конферен. Петрозаводск: КНЦ РАН, 2002. С. 266-267.
25. Юшкин Н.П., Бурцев И.Н. Минерально-сырьевой потенциал Тимано-Североуральского региона и проблемы его освоения // Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства. Архангельск: АНЦ РАН, 2002. С. 182-187.
26. Economic Geography and Structure of the Russian Territories of the Barents Region. Edit. by Tero Lausala & Leila Valconen Finnbarents. Arctic Centre University of Lapland. Rovaniemi. 1999. 250 p.
