CC BY
108
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2012 Геология Вып. 2 (15)
ГЕОХИМИЯ, ГЕОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 550.4:551.4 (084.3М500) (470.53)
Литогеохимические закономерности пространственного распределения микроэлементов на Западном Урале и Приуралье
И.С. Копылов
Естественнонаучный институт ПГНИУ, 614990, Пермь, ул. Генкеля, 4 E-mail: [email protected]
(Статья поступила в редакцию 9 апреля 2012 г.)
Приводятся результаты геохимического картирования на Западном Урале. Изучены закономерности и пространственное распределение микроэлементов в почвах. Построены карты по 18 микроэлементам с выделением аномальных зон, которые имеют практическое значение для поисков месторождений полезных ископаемых и геоэкологической оценки территорий.
Ключевые слова: геохимическое картирование, микроэлементы, аномальные зоны, Западный Урал и Приуралье.
На Западном Урале и в Приуралье раториях ИМГРЭ (Москва), УКСЭ (Ека-(Пермский край, Свердловская область, теринбург), «Геокарта» (Пермь). По этим Башкортостан), несмотря на многочис- и некоторым другим данным проведен ленные разномасштабные геохимические комплексный геохимический анализ мик-исследования и длительный период изу- роэлементов и их индивидуального про-чения микроэлементов в верхней части странственного распределения по основ-литосферы, практически отсутствуют ре- ным компонентам геологической среды -гиональные обобщения, необходимые для почвам, грунтам и донным осадкам. общей геохимической оценки региона, Главное внимание было уделено эле-минерагенических, геодинамических и ментам, наиболее опасным для здоровья геоэкологических построений. человека или природной среды, по кото-
В последнее десятилетие были прове- рым установлено превышение предельно-дены крупные региональные геохимиче- допустимых (ПДК) или ориентировочно-ские исследования: многоцелевое геохи- допустимых (ОДК) концентраций, а также мическое картирование (Вострокнутов, представляющим интерес для поисковых Демидов, Гапонцев и др., 2001), гидроли- работ. Общие сведения по микроэлементохимическая съемка по стоку малых рек там, а также данные ПДК и ОДК приведе-(Чувилин и др., 1996), региональное гео- ны в статье [4], данные по кларкам в -экологическое картографирование и справочнике [6].
ландшафтно-геохимические исследования Описание элементов дано по группам, (Копылов и др., 2001, 2004) [3]. Аналити- в основе выделения которых лежит клас-ческие работы (атомно-эмиссионный сификация химических элементов спектральный приближенно-количест- В.М. Гольдшмидта с добавлениями венный анализ и др.) выполнялись в лабо- В.В. Щербины. Элементы разделены на
© Копылов И.С. , 2012
группы по их распределению в различных типах природных соединений, с учетом классификации А.Н. Заварицкого по элементам группы железа [7]. По этой классификации элементы разделены на три группы: сидерофильные - Mn, №, ^, V, Т^ Сг, Мо; халькофильные - Cu, Zn, Pb, Sn, Ag, Cd, Ge, Ga,Hg; литофильные - Zr, Ве, Ва, №Ь, Y, Sr, Sc, Р. Распределение элементов в почвах показано на рис. 1-3.
Сидерофильные элементы Марганец ^п)
Марганец относится к группе мигрантов, подвижность которых зависит от окислительно-восстановительных свойств ландшафта, согласно классификации элементов по степени экологической опасности принадлежит к малоопасным элементам (3 класс опасности, ПДК 150-10-3 %).
Содержание Мп в донном осадке составляет 7-1000, в среднем 64-10-3 % (по медиане - 40-10-3 %); среднее содержание его в сухом остатке поверхностного стока
-3
составляет 100-10- %, максимальное -
-3
3000-10- %. Выделяются 3 аномальных района: Косьвинский, Коса-Камский и Воткинский, в пределах которых есть многочисленные, но небольшие аномальные участки с содержаниями 1-3 ПДК, с максимальной точкой в районе п. Яйва. Г еолого-металлогенический анализ позволяет предположить, что высокое содержание Мп в платформенной части связано с марганценосностью верхнепермских карбонатных пород уфимского яруса. В пределах складчатого Урала Мп, являясь спутником титана, железа, никеля, хрома, может быть приурочен к карбонатным толщам вулканогенно-осадочных отложений базальт-трахитовой формации нижнего девона, где возможно марганцевое оруденение. В районе Кизело-Чусовской промышленной зоны возможно техногенное загрязнение.
Содержание Мп в почвах Пермского
-3 -3
Приуралья составляет 10-10- -1000-10- %, в среднем 128-10-3 % (по медиане - 90-10-3
%), что близко к кларку Мп в почвах
-3 -3
(85-10 - %) и кларку земной коры (100-10% - по А.П. Виноградову и А.Е. Ферсману). Среднефоновое значение Мп в южной половине территории ниже, чем в северной, соответственно 95-10-3 и 160-10-3 %, при медианах 80-10-3 и 100-10-3 %. Концентрация аномальных зон (превышающих ПДК) на этих территориях несколько отличается. В северной половине фон Мп в 1-1,5 раза превышает ПДК, выделяются участки с превышением ПДК Мп в 2-3 раза, в отдельных точках - до 6-6,7 ПДК. Выделяются 2 аномальных по Мп района: северо-западный (с концентрацией аномалий в долинах рек Коса, Иньва, Велва, Уролка) и северо-восточный (охватывает площадь с севера от р. Молмыс до среднего течения р. Чусовой). В центральной части территории выделяется зона повышенных содержаний Мп (1-2 ПДК) по обоим бортам р. Камы севернее г. Перми. В южной половине территории на фоне относительно низких содержаний Мп выделяются небольшие, но достаточно частые участки повышенных содержаний Мп (1-1,3 ПДК). Крупнейшие марганцевые аномалии контролируются структурнотектоническим фактором - приурочены к зонам тектонических нарушений и геоди-намическим активным зонам.
Никель (N1)
Никель относится к умеренно опасным элементам (2 класс опасности, ОДК 4-10-3 %), обладает способностью мигрировать в ландшафте как в растворенном состоянии (в окислительной среде), так и механическим путем вместе с глинистыми частицами.
Содержание № в донном осадке составляет 0,5-10-3-50-10-3, в среднем 4,1-10-3 % (по медиане - 4-10-3 %), что соответствует уровню ОДК в почвах. Максимальные концентрации № в сухом остатке по-3
верхностного стока составляют 20,0-10 %, при средние - 0,5-10-3 % (около 50% проб характеризуется очень низкой концентрацией - менее 0,540-3 %).
Аномальные концентрации № в водосборных бассейнах в донном осадке и поверхностном стоке установлены в основном в пределах структур складчатого Урала, где выделен Косьвинский аномальный район. Основным «поставщиком» никеля в поверхностный сток здесь являются ультраосновные, габброидные и базальтоидные породы [2], а также медноникелевые проявления.
Платформенная часть Пермского При-уралья характеризуется низким содержа-
-3
нием № в сухом остатке - менее 0,5-10- % и небольшими аномалиями в донном осадке, прослеживающимися цепочкой на широте г. Чайковский, п. Юго-Камский и г. Чермоз.
Содержание № в почвах Пермского
-3 -3
Приуралья составляет 0,2-10- -105-10-(до 1000-10-3 %), в среднем 3,7-10-3 % (по медиане - 3,5-10-3 %), что несколько ниже кларка № в почвах по А.П. Виноградову (4-10-3%) и его кларку земной коры (5,8-10-3 %) и значительно ниже кларка № в почвах по Л.Н. Овчинникову (11-10-3 %). Среднефоновое значение № в южной половине территории выше, чем в северной,
-3 -3
соответственно 4,6-10- и 2,9-10- %. В
центральной и южной частях Пермского края выделяется крупный район (более 40 тыс. км2) повышенных содержаний никеля (превышающие ОДК) в почвах. При этом центральная часть этого района пространственно совпадает с Кукуштанским аномальным районом по меди (и другим элементам). Здесь на фоне повышенных содержаний № локально выделяются несколько точечных и 6 аномалий по 2-4 опорным точкам с еще более высоким содержанием (2-3 ОДК). В северной части фон никеля ниже и участки с содержанием №, превышающим ОДК, наблюдаются в виде отдельных зон и имеют пространственную сходимость с аномалиями по свинцу и цинку. Выделяются 6 более крупных участков - по 3 в северозападной (бассейны рек Косы, Иньвы и Чермоза) и восточно-северо-восточной части - преимущественно в Предураль-ском прогибе между г. Березники, Кизел,
Чусовой. Содержание № в этих аномалиях здесь не очень высокое - 1-1,5 ОДК. Наибольшее содержание отмечается в бассейне р. Лолым (правого притока р. Косы) -105-10-3 %, что составляет 26,3 ОДК.
Кобальт (^)
Кобальт относится к умеренно опасным элементам (2 класс опасности, ПДК 5 •10-3 %), по химическим свойствам близок к никелю, но отличается поведением в ландшафте (быстро окисляется и не мигрирует в водной среде), мигрирует только в твердом стоке.
Содержание Со в донном осадке составляет 0,3-10-3-30-10-3, в среднем 1,710-3
-3
% (по медиане - 1,5-10- %); в сухом остатке поверхностного стока содержание
-3
Со низкое - от 0 до 5-10- %. Картина геохимического поля Со в донном осадке аналогична никелю [2], его присутствие обусловлено наличием магматических пород в горной части Урала. Высокие концентрации Со (до 7-10-3 %) локализованы на северном продолжении Сарановской хромитовой металлогенической зоны. Участки с повышенными концентрациями кобальта продолжаются на запад в платформенную часть и вместе с никелем и в меньшей степени с титаном формируют Среднеуральскую аномальную область, которая отражает, вероятно, блоковое строение земной коры.
Содержание Со в почвах Пермского Приуралья составляет 0,1-10-3-7-10-3 (до 2000-10-3 %), в среднем 1,7-10-3 % (тоже и по медиане), что несколько выше кларка Со в почвах по разным авторам: по
А.П. Виноградову - 1,0^ 10-3 %, по Л.Н. Ов-
-3
чинникову - 1,3•Ю- % и близко к кларку в земной коре по А.П. Виноградову -
-3
1,8-10 - %, однако пределов ПДК средние значения не достигают. Причем, большая часть территории характеризуется значениями до 0,5 ПДК. Среднефоновое значение Со в южной половине территории несколько выше, чем в северной, соответственно 1,9-10-3 и 1,5-10-3 %, однако в распределении аномальных участков это не
отражается. В природных ландшафтах Со лишь в отдельных точках на северо-западе превышает ПДК (д. Бачманово - 1,2
ПДК). Если рассматривать распределение Со по отношению к кларкам в почвах, то наиболее крупные аномалии Со (картируемые по 6-14 опорным точкам со зна-
-3
чением 3,0-10- %) отмечаются в нижнем течении рек Косы и Иньвы, на правобережье р. Камы (севернее г. Краснокамска), в нижнем течении р. Шаквы и среднем течении р. Ирень.
Ванадий (V)
Ванадий относится к малоопасным элементам (3 класс опасности, ПДК
-3
15-10 %). Содержание V в донном осад-3 -3
ке составляет 0,7-10- -50-10- , в среднем
6,0-10-3 % (по медиане - 5-10-3 %); в сухом остатке поверхностного стока содержание
V низкое - от менее 0,2-10-3 до 10-10-3 %,
-3
среднее - 0,3-10- %. Геохимическое поле
V по этим двум фазам стока отнесено к средним по степени дифференцированно-сти, в пространственном отношении они сильно разобщены: аномальные ареалы по сухому остатку занимают западные районы (Очер-Кудымкарский аномальный район, выделен по значению более 1,0-10-3 %); а по донному осадку - крайне восточные, северо-западные и южные (где выделяются многочисленные участки с содержанием 10-10-3-15-10-3 %). Наиболее логичным объяснением природы аномалий положительного поля ванадия в платформенной части является их расположение в области широкого развития верхнепермских медистых песчаников, в составе которых установлено содержание V более 1%.
Содержание V в почвах Пермского Приуралья составляет 0,7-10-3-70-10-3 %, в среднем 9,9-10-3 % (по медиане - 10-10-3 %), что ниже кларка V в почвах по Л.Н. Овчинникову (15-10-3 %), однако практически соответствует кларку в почвах по А.П. Виноградову (10-10-3 %) и его
-3
кларку земной коры (9-10- %). Среднефоновое значение V в южной половине тер-
ритории в 2 раза выше, чем в северной, соответственно 13,4-10-3 и 6,6-10-3 % (при медианах 15-10-3 и 6-10-3 %). Поэтому концентрация аномальных зон (превышающих ПДК, но незначительно - в 1-1,3 раза) наблюдается в основном в центральной части и южной половине территории, где сконцентрированы практически все низкоконтрастные аномалии. В северной части территории можно отметить участок с повышенными значениями V в междуречье Косы и Лолога (со значениями 10-10-3 %, что составляет 0,7 ПДК, но здесь установлено максимальное содержание V в одной точке - 4 ПДК).
Титан (^)
Титан относится к группе не лимитируемых элементов, однако в экологическом отношении представляет определенную опасность (ПДК 500-10-3 %). Содержание Ті в донном осадке составляет 51000, в среднем 283 -10-3 % (по медиане -300-10-3 %); в сухом остатке поверхностного стока среднее содержание Ті - менее 5-10-3 %, максимальное - 1000-10-3 %. Геохимическое поле титана отличается средней степенью дифференциации. Согласно локализации аномальных ореолов на изученной территории выделено два аномальных района по Ті. Косьвинский комплексный (никель, железо, титан) аномальный район охватывает водосбор р. Бол. Косьвы с содержанием по донным осадкам 500-10-3-1000-10-3%. Воткинский комплексный (марганец, титан) аномальный район охватывает бассейны притоков р. Камы на отрезке Пермь - Чайковский, выделен по сухому остатку (изолиния Ті 5-10-3 %). Повышенные содержания Ті на западе не совсем ясны, на востоке они объясняются близостью распространения породных комплексов, специализированных на титан (габбро и др.).
Содержание Ті в почвах Пермского
-3 -3
Приуралья составляет 10-10- -1000-10- % (до 1500-10-3 %), в среднем 352-10-3 % (по
-3
медиане - 350-10- %), что немного ниже кларка Ті в почвах по Л.Н. Овчинникову
(420-10-3 %) и по А.П. Виноградову (460
-3 -3
•10- %) и кларка в земной коре (450-10- % по А.П. Виноградову). Среднефоновое значение Ті в южной половине территории в 1,7 раза ниже, чем в северной - соответственно 255-10-3 и 443-10-3 % (при медианах 300 и 400). В северной половине сконцентрированы практически все аномалии Ті, превышающие ПДК, которые занимают примерно 40 % изученной территории. Закартировано 12 наиболее крупных участков по 10-50 опорным точкам с содержанием 500-10-3-1000-10-3 % (1-2 ПДК), охватывающих на северо-западе бассейны рек Коса, Иньва, Велва, Чермоз и на востоке-северо-востоке значительные площади в бассейнах рек Яйва, Косьва, Усьва, Вижай, Койва, Чусовая и др. В южной части территории выделен единственный участок в бассейне р. Буй, где отмечена аномалия Ті по 3 точкам с содержанием 1 ПДК.
Хром ^г)
Хром относится к умеренно опасным элементам (2 класс опасности), является малоподвижным элементом. Ввиду неразработанности ПДК по хрому в нашей стране целесообразно принять их по зарубежным нормам - 38-10-3% (хотя по
В.Б. Ильину, 1991, [4] предложены ПДК
-3
10-10- %, что, на наш взгляд, неверно, т.к. в 2 раза ниже кларка).
Содержание Сг в донном осадке составляет 1-50, в среднем 6,0-10-3 % (по медиане - 5-10-3 %), средние содержания в
сухом остатке поверхностного стока со-3
ставляют 0,5-10- % (около 80% проб характеризуются очень низкой - менее
-3
0,5-10- % - концентрацией). Выделяются три аномальные территории по Сг в донном осадке: две в платформенной части -Чайковско-Октябрьская область (около 35 тыс. км2) и Коса-Вурламский район (около 4 тыс. км2) с содержаниями 10-10-3-3
15-10- %, редко превышающими ПДК по почвам (до 1,3 ПДК), и Сарановский район на западном склоне Урала. Повышенные содержания хрома на востоке терри-
тории фрагментарно совпадают с Сара-новской хромовой металлогенической зоной, обусловлены хромсодержащими массивами горных пород, выходящими на поверхность - гипербазитами дунит-гарцбургитовой и дунит-пироксенитовой формаций. На западе и юге территории природа хромовых аномалий неясна, делаются попытки увязать их с месторождениями волконскоита (в северной части Чайковско-Октябрьской области), с процессами более активного перераспределения хрома по площади, кроме того, контур аномальной области Сг совпадает с границей площади развития потенциально ураноносных отложений пермской континентальной пестроцветной формации.
Содержание Сг в почвах Пермского Приуралья составляет 0,3-10-3-710-10-3 (до 900-10-3 %), в среднем 29-10-3 % (по медиане - 28-10-3 %), что выше кларка Сг в почвах по А.П. Виноградову (20-10-3 %) и значительно выше его кларка в земной коре (8,340-3 %). Среднефоновое значение Сг в южной половине территории в 2,7 раза ниже, чем в северной, соответственно 15,6-10-3 и 42,0-10-3 %. Поэтому наблюдается значительное различие в распределении хрома на этих территориях. В северной части фон Сг на уровне и выше ПДК, эти участки занимают значительные площади бассейнов рек Косы, Иньвы, Яйвы, Косьвы, нижнего течения р. Чусовой. На их фоне выделяются отдельные точки с высоким содержанием Сг (2,5-10,5 ПДК). Аномальное поле хрома в почвах часто контролируется структурно-тектоническим фактором и современной геодинамикой. Однако повышенный фон в районах крупных населенных пунктов не исключает дополнительного влияния на почвы антропогенного фактора. В южной половине территории на уровне низкого фона Сг отмечается участок с повышен-
-3 -3
ным содержанием (20-10- -30-10- %) в
районе среднего течения р. Ирень, где картируются аномальные зоны по многим микроэлементам.
Молибден (Mo)
Молибден относится к умеренно опасным элементам (2 класс опасности, ПДК 1-10-3 %). Отличительной особенностью геохимического поля является его сравнительно низкое среднее содержание в поверхностном стоке и отсутствие высоких концентраций в обеих фазах. Содержание Мо в донном осадке составляет 0,07-10-3 -
1,5-10-3 %, в среднем 0,14-10-3 % (по ме-
-3
диане - 0,15-10- %); в сухом остатке поверхностного стока его содержание 0,0-3
0,7-10-3 %. Молибден обычно присутствует в качестве сопутствующего элемента в аномальных районах, где профилирующими элементами являются медь, цинк, свинец. В то же время, например, в Ку-куштанском аномальном по меди районе аномальные ореолы молибдена отсутствуют. Более высокие содержания Мо отмечаются в восточной части территории, к юго-востоку от г. Александровска.
Содержание Мо в почвах Пермского Приуралья составляет 0-3 (до 100-10-3 %), в среднем 0,13-10-3 % (по медиане - 0,1-103 %), что почти в два раза ниже кларка Мо в почвах - 0,2-10-3 % и близко к кларку в земной коре по А.П. Виноградову -0,11-10-3 %. Среднефоновое значение Мо в южной половине территории в два раза ниже, чем в северной, соответственно 0,07-10-3 и 0,2-10-3 %. По всей территории преобладают значения Мо ниже 0,2 ПДК. Аномалии, превышающие ПДК по Мо в почвах, редки и локальны. Закартированы 2 аномалии в северной части по 6 опорным точкам (1-2 ПДК) - в нижнем течении р. Косы и в долине р. Камы в районе Соликамска и Усолья и небольшая аномалия в междуречье Сылвы и Шаквы (2 точки, 1 -3 ПДК), а также отмечаются редкие точечные аномалии.
Халькофильные элементы Медь (^)
Медь относится к умеренно опасным элементам (2 класс опасности, ОДК
6,6-10-3 %), обладает хорошей миграционной способностью. Содержание Си в донном осадке составляет 1,5-30, в среднем
2.8-10-3 % (по медиане - 2-10-3 %); в сухом
остатке поверхностного стока среднее со-3
держание Си ниже 2-10- %. По геохимическому районированию в донных осадках выделяются две территории с повышенными содержаниями Си: Кудымкаро-Югокамская аномальная по меди область (площадь 38 тыс. км2, содержания от 4 до
-3
40-10- %) и Кукуштанский аномальный по меди район (площадь 3 тыс. км2, содержа-
-3
ния 5-4040- %). Высокий фон меди объясняется проявлением медистых песчаников в верхнепермских отложениях - здесь выделена металлогеническая зона медистых песчаников (Металлогеническая карта Урала, 1987).
Содержание Си в почвах Пермского Приуралья составляет Ы0-3-200^10-3 (до 700-10-3 %), в среднем 6,6-10-3 % (по медиане - 5-10-3 %), что в 2-3 раза выше кларка Си в почвах по разным авторам: по
-3
А.П. Виноградову - 2-10- %, по
Л.Н. Овчинникову - 3-10-3% и близко к кларку в земной коре по А.П. Виноградову - 4,7-10-3 %. Среднефоновое значение Си в южной половине территории примерно такое же, как и в
-3
северной, соответственно 6,4-10- и
-3
6.8-10 - %. Концентрация аномальных зон и участков территориально существенно не отличается, в северной половине их немного меньше, но с более высоким содержанием. Всего закартировано около 25 участков с превышением ОДК по Си (по 3-50 опорным точкам). Наиболее крупные следующие: в нижнем течении р. Косы (по 24 точкам с содержанием до 15,2 ОДК); в среднем течении рек Иньва и Велва (по 30 точкам с содержанием до 6,1 ОДК); в районе рек Яйва, Ульвич и Мол-мыс (по 30 точкам с содержанием до 30,3 ОДК); в районе г. Гремячинск - Алексан-дровск (по 38 точкам с содержанием до
30,3 ОДК); в районе с. Кукуштан на север до устья р. Иньвы (по 50 точкам с содержанием до 22,7 ОДК); в среднем течении р. Ирень (по 21 точкам с содержанием до
3.0 ОДК); в районе рек Очер и Сива (по 27 точкам с содержанием до 1,5 ОДК); в бассейне р. Шаква (по 13 точкам с содержанием до 1,5 ОДК); в среднем течении р. Чусовая (по 7 точкам с содержанием до
9.1 ОДК).
Цинк ^п)
Цинк входит в группу особо опасных элементов (1 класс опасности, ОДК 11-10-3 %), образует большое количество соединений, многие из которых весьма токсичны. Он обладает высокой миграционной способностью в большинстве ландшафтов, особенно в кислой среде. В таежных ландшафтах Zn активно мигрирует с почвенными водами, накапливаясь в гумусовом горизонте. Возможно его накопление на восстановительных барьерах. Техногенным путем Zn может попадать в окружающую среду с выбросами в атмосферу при сжигании каменного угля, переработке цветных металлов, с отходами ГРЭС, сточными водами химического, бумажного, цементного производств, горных и металлургических предприятий, с применением различных удобрений в сельском хозяйстве, при транспортировке руды.
Содержание Zn в донных осадках на
-3
территории от 2 до 300, в среднем 9,5-10% (по медиане - 7-10-3 %). Среднее содержание Zn в сухом остатке поверхност-
-3
ного стока составляет 3,0-10- %, макси-3
мальное - 40-10- %. Распределение Zn в донном осадке слабо дифференцировано, что объясняется высокой миграционной способностью этого элемента и отсутствием его крупных природных источников. Большинство аномальных полей распространено в восточной части, где ранее выделена Губахинско-Нязепетровская свинцово-цинковая аномальная область (Чуви-лин и др., 1996 ф). Здесь можно выделить обширный Губахинско-Лысьвенский аномальный район, где сконцентрировано большинство точек с превышением ПДК по цинку и свинцу, вероятно, смешанной естественно-природной и техногенной природы. Наиболее высокое содержание
Zn установлено в донных отложениях р. Лысьвы ниже г. Лысьвы - 27,3 ОДК (30040-3 %), здесь же установлены аномалии по свинцу и молибдену. Эта аномалия имеет явно техногенный характер и связана с промышленностью г. Лысьвы. К западу от г. Углеуральска содержание Zn достигает 6,5 ОДК; в р. Вижай ниже п. Пашия - до 2,7 ОДК; в верховье р. Усьвы - до 1,8 ОДК; в водотоках у п. Биссер - до 1,8 ОДК. В западной части территории аномальная зона по цинку в донных отложениях установлена в бассейне р. Иньвы, где в приустьевой части р. Исыл содержание Zn достигает 13,6 ОДК (15040-3 %), а также установлены повышенные содержания Со и Мп; в районе п. Пожва - до 2,7 ОДК, где также повышено содержание свинца. В южной части установлено несколько аномальных точек с наибольшим содержанием Zn (2,7 ОДК). В центральной части территории выделяется аномальная зона от Перми до п. Кукуштан и южнее, с мозаичным распространением цинка и содержанием его до 3,6 ОДК.
Содержание Zn в почвах Пермского Приуралья составляет 0-7040-3 (до
300^ 10-3), в среднем 8,2-10-3 % (по медиане
- 7-10-3 %), что близко к кларкам Zn в почвах по разным авторам и кларку земной коры (8,340-3 % - по А.П. Виноградову). Несмотря на то, что среднефоновое значение Zn в южной половине территории несколько выше, чем в северной,
-3 -3
соответственно 9,0-10- и 7,4-10- %, концентрация аномальных зон территориально существенно не отличается, в северной половине их даже немного больше. Всего закартировано около 50 участков с превышением ОДК по Zn, при этом установлено 15 аномалий, картируемых по 2-7 опорным точкам с концентрациями Zn более 1,5 и 3 ПДК (опасная и чрезвычайно опасная степень загрязнения). Обращает на себя внимание крупная аномальная зона в центральной части территории, протягивающаяся с юго-востока на северо-запад от р. Шаквы до р. Чермоз на 160 км при ширине 15-40 км. Она включает в се-
бя несколько небольших, но контрастных аномалий, наибольшая из них на правобережье р. Камы, южнее с. Ильинское (5 то-3
чек с содержанием Zn 20-10- %). На северо-западе территории установлены небольшие аномалии (вероятно, природного характера, пространственно совпадают с зонами тектонических нарушений) - в районе с. Бачманово (до 50-10-3 %), в
-3
верхнем течении р. Иньва (до 200-10- %), в верховье р. Котыс (до 150-10-3 %), в нижнем течении рек Иньва и Велва (до 20-10-3 %). В Кудымкарском районе было выделено шесть небольших по площади аномалий, картируемых 2-3 точками с дифференцированными значениями от 1,5 до 18 ОДК [5]. Небольшие аномалии, вероятно, также преимущественно природного характера установлены на северо-востоке и востоке - на участке рек Большой Сурмог и Ульва (до 30-10-3 %), в верховье р. Усьва (до 50-10-3 %), в верховье р. Койвы (до 30-10-3 %). На юге и юго-востоке территории наблюдается несколько аномалий в сельской местности, что может быть также связано с применением удобрений и ядохимикатов - южнее с. Елово (до 20-10-3 %), в верховье р. Шак-вы (до 30-10-3 %), между с. Суксун и Орда (до 100-10-3 %). Несколько аномалий (явно техногенного промышленного характера) сгруппировано в районе г. Александровск, Кизел, Углеуральский, Губаха, Чусовой, Лысьва (с наибольшим содержанием Zn в г. Кизел - до 70-10-3 %).
Свинец
Свинец относится к особо опасным элементам (1 класс опасности, ПДК 3-10-3 %). Проблема его нахождения в биосфере и окружающей человека среде имеет несколько аспектов. Во-первых, свинец -типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах и атмосфере. Растительный и животный организмы на протяжении длительной эволюции адаптировались к природной концентрации этого элемента, ак-
тивно его поглощая. Во-вторых, свинец может образовывать месторождения и руды свинца, которые с давних пор служат традиционным видом минерального сырья. В-третьих, свинец активно рассеивается в окружающей среде в процессе хозяйственной деятельности человека. Пути такого техногенного рассеивания разнообразны: выбросы в атмосферу с дымом и пылью металлургических, металлообрабатывающих, химических и других промышленных предприятий, тепловых электростанций, выбросы с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, с промышленными и бытовыми стоками. Кинетика распределения свинца в потоках довольно сложная. Выпадение взвешенного свинца обуславливает загрязнение донных отложений - наиболее стабильного компонента водной системы. Дальность распространения потоков свинца в донных отложениях весьма значительна и для крупных источников загрязнения достигает десятки километров. Поля повышенных концентраций свинца в основном техногенного происхождения наблюдаются вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей. Многочисленные исследования показывают, что за многолетний период эксплуатации автомагистрали заметное увеличение содержания свинца в почвах происходит в основном в непосредственной близи от автодороги, на расстоянии от 5-7 до 10-20 м [9]. Свинец является составной частью обширных геохимических ассоциаций, накапливающихся в окружающей среде в результате проявления техногенных и природных факторов.
Содержание РЬ в донных осадках на территории от 0,1-10-3 до 10-10-3, в среднем 1,0-10-3 % (по медиане - 0,7-10-3 %). Содержание РЬ в сухом остатке поверхно-
-3
стного стока составляет 0,1-30-10- %, в
-3
среднем 0,2-10- %, что с учетом коэффициента водной миграции (1,5) соответствует его эквивалентному содержанию в горных породах зоны дренирования
-3
(0,13-10- %). Наибольшие содержания РЬ в донных осадках - 2-3 ПДК и более - ус-
тановлены в водотоках территорий промзон г. Перми, Кизела, Губахи, Лысьвы, Чусового. Большинство аномальных полей РЬ находятся в основном на востоке -на площади Центрально-Уральского поднятия, Западно-Уральской внешней зоны складчатости и Предуральского краевого прогиба и попадают в контур Губахинско-Нязепетровской свинцово-цинковой аномальной области (Чувилин и др., 1996 ф). Содержание РЬ в них выше фона, но обычно на уровне ПДК или редко превышают его. Поля повышенных концентраций РЬ (1-1,3 ПДК) в платформенной части наблюдаются южнее г. Перми (Кукуш-танский аномальный по меди район), в районе с. Суксун и южнее (Красноуфимский аномальный по свинцу и цинку район).
Содержание РЬ в почвах Пермского Приуралья составляет 0-400-10-3 % (до 300040-3 %), в среднем 2,9-10-3 % (по медиане - 2,2-10-3 %), что ниже кларка РЬ в почвах по Л.Н. Овчинникову (4-10-3 %), однако выше кларка по Д.П. Малюге (Ы0-3 %) и близко кларку земной коры (1,6-10-3 % - по А.П. Виноградову и
А.Е. Ферсману). Среднефоновое значение РЬ в южной половине территории немного ниже, чем в северной, соответственно
2,4-10-3 и 3,3^ 10-3 % (при одинаковых медианах). Концентрация аномальных зон (превышающих ПДК) в области территориально существенно не отличается, однако, в северной половине сконцентрированы практически все высококонтрастные аномалии. Закартировано около 40 участков с превышением ПДК по РЬ, при этом установлено 17 аномалий, картируемых по 2-38 опорным точкам с концентрациями РЬ более 1,5 и 3 ПДК (опасная и чрезвычайно опасная степень загрязнения). Большинство аномальных полей РЬ в почвах так же, как и в донных отложениях, находятся на востоке территории, протягиваются от среднего течения р. Чусовой до верховий р. Яйвы и севернее. Здесь можно выделить Яйвинско-Чусовской аномальный по свинцу район, в котором выделяются несколько аномальных зон,
из них 6 наиболее крупных. Крупная кольцевая аномальная зона (90х80 км) установлена в бассейне р. Яйвы и ее притоков, картируется по 37 опорным точкам с концентрациями РЬ 1,7-7,7 ПДК (в 30 км севернее п. Чикман зафиксирована наивысшая концентрация РЬ в почвах при-
-3
родных ландшафтов - 400-10- %). Южнее
- от г. Александровска до г. Гремячинск, охватывая г. Кизел, Губаху, Углеуральский, п. Коспашский - выделяется аномальная зона по 38 опорным точкам с концентрациями РЬ 1,7-7,7 ПДК, вероятно преимущественно техногенного характера. Восточнее, в бассейне р. Косьвы с переходом на территорию Свердловской области, картируется по 24 опорным точкам с концентрациями РЬ 1,7-7,7 ПДК. Южнее выделяются аномальные зоны в верховье р. Вильвы (по 7 точкам с концентрациями РЬ до 2,3 ПДК), верховье р. Койвы (по 7 точкам с концентрациями РЬ до 7,7 ПДК) и в среднем течении р. Чусовой (по 8 точкам с концентрациями РЬ до 3,3). В западно-северо-западной части территории можно выделить второй
- Иньвинско-Косинский - аномальный по свинцу район, где отмечаются несколько небольших аномалий. Крупнейшая из них
- в нижнем течении р. Велвы, картируется по 5 опорным точкам с концентрациями Pb 1,7-13,3 ПДК. В южной части можно выделить аномальную зону в бассейне р. Ирень (с. Ашап) по 10 точкам с относительно невысокими концентрациями РЬ -
1,3 ПДК (однако здесь также выделяются повышенные концентрации никеля, кобальта, цинка, меди). В целом аномалии по свинцу контролируются глубинными разломами. Отмечается некоторое повышение содержания свинца в пробах, отобранных вблизи шоссейных дорог.
Олово ^п)
Олово по степени экологической опасности относится к группе не лимитируемых элементов из-за слабой изученности его вредного влияния на человека (ПДК по зарубежным нормам 30-10-3 %).
Содержание Sn в донном осадке составляет 0,07-10-3-15-10-3, в среднем 0,16-10-3 % (по медиане - 0,15-10-3 %); в сухом остатке поверхностного стока
-3
среднее содержание Sn 0,1-10- %, макси-3
мальное - 0,5-10- %. Геохимическое поле Sn на изученной территории отличается слабой дифференцированностью, что обусловлено, по-видимому, отсутствием здесь породных комплексов, обогащенных этим элементом, и общей отрицательной оценкой рассматриваемого фрагмента Уральского региона на оруденение (или образование россыпей) промышленных масштабов. Ареалы повышенных содержаний (выше 0,4-10-3 %) в обоих фазах стока отмечаются в северо-западной части территории - в бассейне р. Иньва (г. Кудымкар) и долине р. Кама
(п. Пожва). Природа их неясна, возможно, техногенная. Явно техногенные скопления олова зафиксированы в донных осадках рек, протекающих через крупные населенные пункты: г. Пермь, Кизел, Чусовой, Лысьва и др. (содержания 0,7-10-315-10-3 %). Обращает на себя внимание Кудымкаро-Пожвинский район высокоминерализованных вод, характеризующихся сплошным загрязнением поверхностных вод оловом.
Содержание Sn в почвах Пермского
-3
Приуралья составляет 0-100-10- %, в
среднем 1,3-10-3 % (по медиане - 1,2-10-3 %), что выше кларка Sn в почвах (1-10-3
-3
%) и кларка в земной коре (0,25-10- %) по А.П. Виноградову. Среднефоновое значение Sn в южной половине территории в 7 раз ниже, чем в северной, соответственно 0,3-10-3 и 2,3-10-3 % (при медианах 0,3-10-3 и 2,0-10-3). В северной части территории зона повышенных содержаний олова закартирована в бассейне рек Коса,
-3 -3
Иньва, Чермоз (3-10- -5-10- %) и лишь в двух точках в долине р. Чермоз содержа-
-3
ния Sn достигают уровня ПДК (30-10- %). Кроме этого, мы также отмечали (Копылов и др., 1999 ф) в Кудымкарском районе 6 изолированных точек со значениями Sn 1-1,7 ПДК. Максимальные концентрации Sn в почвах установлены в верховьях рек
Усьва (100-10-3 % - 3,3 ПДК) и Молмыс (70-10-3 % - 2,3 ПДК). В восточной части территории установлены также участки повышенных содержаний Sn, не достигающих уровня ПДК (3-10-3-20-10-3 %), особенно в промышленных районах и крупных населенных пунктах, что подтверждает предположение о вероятном техногенном источнике олова. В южной половине территории на фоне низких содержаний выделяется участок с повышенными содержаниями Sn (0,3-10-3-0,6-10-3 %), пространственно совпадающий с Кун-гурским аномальным по меди районом.
Кадмий (Cd)
Кадмий относится к особо опасным элементам (1 класс опасности, ОДК 0,1-10-3 %, входит в список 17 наиболее токсичных загрязнителей). Кларковые содержания Cd в почвах составляют 0,05-10-3% (по В.И. Виноградову,1962); в земной коре - 0,05-10-3 % (по
A.Е. Ферсману) и 0,013 (по
B.И. Виноградову). Загрязнение кадмием окружающей среды может происходить воздушным путем либо сточными водами при производстве щелочных аккумуляторов, кадмировании в гальванике, производстве лаков, эмалей и керамики, сжигании кадмийсодержащих пластмассовых отходов и др.
Кадмий в донных осадках водотоков из-за низкой чувствительности полуколи-чественного спектрального анализа обычно не обнаруживается, однако в донных пробах из рек г. Перми он зафиксирован [1]. В сухих остатках водных проб содержание Cd колеблется от 0,001 -10-3 до 0,12-10-3, в среднем 0,0033 -10-3 %. В геохимических полях с преимущественно низким содержанием Cd отмечены отдельные аномалии с его повышенным содержанием. Наиболее крупные аномальные площади расположены в пределах Косвинского аномального по никелю, железу и редким элементам района с центром в Кизеловском угольном бассейне и на берегах Воткинского водохранилища.
Содержание Cd в почвах Пермского
-3
Приуралья составляет 0-13-10- (до 100-10-3), в среднем 0,3-10-3 % (по медиане
- 0,0). В южной половине территории Cd в почвах зафиксирован в отдельных точках. В северной части территории выделяются два аномальных района. В первом картируется крупная аномальная зона в Кизеловском угольном бассейне (по 62 опорным точкам с концентрациями Cd 1-10-3-13-10-3 % (10-130 ОДК). В этом районе выделяются еще 10 аномалий Cd по 2-13 точкам с концентрациями Cd
1-10 -3-8-10-3 % (10-80 ОДК). Второй - северо-западный аномальный район - включает 8 участков с превышением ПДК, из них два крупнейших - аномальная зона в районе с. Бачманово (9 точек) и аномалия в районе п. Майкор (8 точек) с концентрациями Cd 10-20 ОДК [3]. Основные кадмиевые аномалии совпадают с контурами свинцово-цинковых аномалий и контролируются глубинными разломами.
Галлий (Ga)
Галлий относится к группе не лимитируемых элементов и характеризуется слабой подвижностью в большинстве ландшафтов (ПДК 1-10-3 %). Содержание Ga в
-3 -3
донном осадке составляет 0,07-10- -4-10- , в среднем 1,2-10-3 % (по медиане - 1,0-10-3 %); в сухом остатке поверхностного стока содержание Ga от менее 0,1-10-3 до
-3 -3
1,5-10 - %, среднее менее 0,1-10-. Аномальные участки в донных осадках (3-10-3-4-10-3 %) установлены в водотоках в северо-западной, южной и восточной частях изученной территории. На востоке повышенные содержания Ga, по-видимому, сопутствуют титаномагнетитовому и медному оруденению; в западной половине они, вероятно, вызваны колебанием фона в распространенных здесь осадочных комплексах пород.
Содержание Ga в почвах Пермского
-3
Приуралья составляет 0-5-10- %, в среднем 1,2 -10-3 % (по медиане - 1,3-10-3 %), что ниже кларка Ga в почвах по Л.Н. Овчинникову (2,3-10-3 %) и кларка в
земной коре (1,9-10-3 % - по А.П. Виноградову). Среднефоновое значение Ga в южной половине территории немного выше, чем в северной, соответственно 1,3-10-3 и 1,1 -10-3 % (при медианах 1,5-10-3
-3
и 1,0-10- ). Концентрация аномальных зон (превышающих ПДК) территориально существенно не отличается. В северной половине геохимическое поле более мозаично - аномалии в 2-3 ПДК многочисленны, но имеют локальный характер. В южной половине аномалии в 2-3 ПДК занимают большие площади, особенно в центральной и юго-восточной частях, полностью охватывают Кукуштанский аномальный по меди район.
Ртуть (ВД
Ртуть является одним из самых токсичных элементов (1 класс опасности, входит в список 17 наиболее токсичных загрязнителей). Она характеризуется высокой миграционной способностью, обладает широким спектром действия, накапливается в растениях, организмах животных и человека. Основными техногенными источниками поступления ртути в ландшафты являются металлургические производства, производства электрических ламп, объекты сжигания углеводородного сырья, предприятия коксования угля. По транслокационному показателю вредности
-3
ПДК ртути в почвах составляет 0,21-10%. Поскольку предел обнаружения ртути
-3
спектральным анализом составляет 10-10%, её содержание определялось с помощью атомно-абсорбционного анализа,
-3
чувствительность которого 0,02-10-3 %. Содержание ^ в донных осадках на тер-
-3
ритории колеблется от 0 до 0,1211-10- , в среднем 0,002-10-3 % (по медиане -
-3
0,0017-10- %), что в 2 раза выше кларка Н в почвах (0,001-10-3 %).
В почвах Пермского Приуралья (по 1076 определениям) содержание ^ от 0,0005-10-3 до 0,0672-10-3, в среднем 0,0005-10-3 % (по медиане - 0,00047-10-3 %) - многие точки значительно превышают кларк, но уровня ПДК не достигают. В
поверхностных водах содержание ^ составляет 0,0075-10-3 мг/дм3,что в 9 раз меньше среднего содержания ^ в речном стоке (0,069-10-3 мг/дм3).
Выделяются многочисленные точечные и небольшие аномалии ртути:
- Верхнеяйвинская аномалия в верховье рек Яйва, Чикман, Кадь. Картируется в почвах по 7 опорным точкам с содержанием 10,2-10-6 -13,9-10-6 % площадью 30 х 30 км;
- Верхнеусьвинская аномалия - в верховье рек Усьвы и Косьвы. Это крупнейшая аномалия площадью 60 х 40 км картируется в почвах по 30 опорным точкам с содержанием 9,5-10-6 -13,9-10-6 %;
- Кизеловско-Губахинская аномалия в районе г. Кизел, Губаха и по долине р. Косьвы. Максимальные значения по донным осадкам: ^ 25-10-6 % - западнее г. Кизела и 16,6-10-6 % - в донных осадках Широковского водохранилища. Повышенные содержания ^ здесь, вероятно, связаны со сбросом сточных вод промышленных предприятий и шахтных водоотливов в речную сеть. В почвах картируется аномалия по 5 опорным точкам с содержанием 9-10-6-67,2 -10-6 % площадью 30 х 30 км;
- Чусовская аномалия в районе г. Чусовой. Картируется в почвах по 5 опорным точкам с содержанием 9,8-10-613,9-10-6 % площадью 30 х 25 км;
- Верхнекойвинская аномалия в верховье р. Койвы. Картируется в почвах по 7 опорным точкам с содержанием 9,5-10-613,9-10-6 % площадью 15х15 км;
- Юго-Камская аномалия прослеживается прерывисто от г. Перми вниз по р. Каме и нижним течениям ее притоков до юго-западных границ территории. Наибольшие содержания Hg в донных осадках - до 34,4-10-6 % на участке р. Сосновы и 31,0-10-6 % на участке правых притоков нижнего течения р. Сивы. Контур этой аномалии совпадает с областью распространения медистых песчаников;
- Кудымкарская аномалия прослеживается прерывисто от р. Лопвы до р. Обвы.
Западнее п. Юрла, в правом притоке р. Лопвы, установлено максимальное содержание ^ в донных осадках -121,1-10 -6 %. В нижнем течении р. Иньвы и р. Обвы содержание ^ до 12-10-6 %. Природа этих участков неясна, однако, при геолого-съемочных работах здесь отмечались находки самородной ртути в шлихах. Также повышенными содержаниями характеризуются донные осадки малых рек в г. Перми (до 11,7-10-6 %), Лысьве (до 20,1-10-6 %), п. Верхнечусовские Городки (до 21,1-10-6 %). Несмотря на то, что содержания ^ в донных осадках не превышает ПДК, необходимо учитывать ее способность накапливаться в верхнем слое поверхностных образований
и, что наиболее опасно, - в животных и растительных организмах.
Литофильные элементы Цирконий ^г)
Цирконий относится к группе не лимитируемых элементов (ПДК принята 30-10-3 %). Он характеризуется как слабоподвижный и инертный водный мигрант [8]. Содержание Zr в донном осадке составляет
2-100, в среднем 12,6-10-3 % (по медиане -10-10-3 %); в сухом остатке поверхностно-
-3
го стока среднее содержание Zr - 5-10- %,
-3
максимальное - 30-10- %. По сухому остатку (изолиния - 7-10-3 %) выделяется обширный Косьвинско-Чусовской аномальный блок, занимающий площадь около 36 тыс. км2 в бассейне рек Косьва, Усь-ва, Койва, Чусовая и др. К западной части этого блока приурочено большинство выявленных водосборов с аномальным
-3
(30-10- % и более) содержанием Zr в донном осадке: Косьва-Чусовское междуречье в нижнем течении р. Косьва выше г. Губаха и район г. Кизела (1,2 тыс. км2), р. Бол. Сурмог (300 км2) и др. Данный аномальный блок охватывает локализованные здесь аномальные районы по бериллию, ниобию, фтору и аномальные участки по другим элементам редкоме-талльной группы. Это предполагает нали-
чие здесь редкометалльно-флюоритовой металлогенической обстановки, сходной с таковой в расположенной севернее Центральноуральской металлогенической зоне, и указывает на геологическое происхождение избытка циркония. В северозападной части территории, в основном в бассейне р. Коса, также установлен участок с аномальным (30 -10-3 % и более) содержанием Zr в донном осадке.
Содержание Zr в почвах Пермского
-3
Приуралья составляет 0-300-10- %, в
среднем 38-10-3 % (по медиане - 35-10-3 %), что выше кларка Zr в почвах (30-10-3 %) и кларка в земной коре (17-10-3 %) по А.П. Виноградову. Среднефоновое значение Zr в южной половине территории в 6 раз ниже, чем в северной, соответственно 10,2-10-3 и 65,0-10-3 % (при медианах
10-10-3 и 60-10-3). Все аномалии выше ПДК и по донному осадку, и по почвам, сосредоточены в северо-западной, восточной и северо-восточной частях территории. В северной половине территории в почвах фон Zr составляет 1,5-2 ПДК, на этом высоком фоне выделяются аномалии с еще более высоким содержанием 3 ПДК и более - по 6 в северо-западной и северовосточной частях (картируемые по 4-40 точкам) с точечными значениями до 10 ПДК. Наиболее крупные аномалии установлены в бассейнах рек Коса, Лолог, Иньва, Велва, Чермоз, Глухая Вильва, Яй-ва и в районе, охватывающем промзону от г. Гремячинска до г. Александровска.
Бериллий (Be)
Бериллий относится к легким металлам и является одним из опаснейших в экологическом отношении элементом (1 класс опасности, ПДК принята 1-10-3 %). Клар-ковые содержания Ве в почвах составляют 0,6-10-3%, в земной коре - 0,38-10-3% (по В.И. Виноградову). Аномалии Ве среди других элементов редкометалльной ассоциации образуют аномальные геохимические районы (узлы) и прослеживаются в основном на Южном Урале (Вишневогорский, Карталинский, Джетыгаринский),
где аномальные значения бериллия составляют от 6 до 40 г/т. Загрязнение атмосферы, воды и почвы Ве вызывается главным образом сжиганием топлива, выхлопными газами автотранспорта, выбросами отходов промышленных предприятий.
Содержание бериллия в донном осадке
0,15-10-3-0,7-10-3, в среднем 0,16-10-3 %; максимальные концентрации Ве в сухом остатке поверхностного стока составляют
-3
2,0-10-3 %. В восточной части территории выделен Койвинский аномальный по бериллию район площадью около 10 тыс.
км . Среднее содержание Ве в этом рай-3
оне в сухом остатке превышает 2,0-10-3 %, что в пересчете на породы зоны дренирования с учетом коэффициента водной миграции (0,05) дает значение 0,04 %, а максимальное усредненное содержание достигает рудного уровня - 0,4 %. Это предполагает наличие здесь редкометалльно-флюоритовой металлогенической обстановки, сходной с таковой в расположенной севернее Центральноуральской ме-таллогенической зоне. В то же время в западной части района не исключена добавка Ве в поверхностный сток за счет углей Кизеловского угольного бассейна.
Содержание Ве в почвах Пермского
-3
Приуралья составляет в целом 0-10-10- , в среднем 0,7-10-3 % (по медиане - 0,6-10-3), что соответствует кларкам. В южной половине территории установлены крайне
-3
низкие значения Ве в почвах - 0-0,3-10 ,
-3
в среднем 0,036-10- %. В северной половине его содержание составляет 0-10-10-3,
-3
в среднем 1,3-10- %; поэтому все аномальные участки с превышением ПДК по Ве установлены в северо-западной, северной и восточной частях территории. Выделяются около 30 аномальных участков по всей этой территории. Закартированы 3 крупные аномальные зоны с площадями по 5-6 тыс. км2: в бассейне рек Иньвы и Чермоза (по 62 опорным точкам с содержанием Ве 2-8 ПДК); в бассейне рек Усь-вы и Косьвы с охватом Кизеловского угольного бассейна (по 85 опорным точкам с содержанием Ве 2-10 ПДК) и ано-
мальные зоны северо-западного простирания от верховий р. Чусовой до устья р. Косьвы (по 43 опорным точкам с содержанием Ве 2-6 ПДК). Ряд аномалий может иметь природное происхождение -контролируется структурно-тектоническим фактором и, как отмечено выше, в восточной части территории может иметь металлогеническую специализацию (проявление магматизма, наличие углеродистых сланцев, т.е. характеризуется обстановкой, характерной для бериллиевого оруденения). Однако не исключается загрязнение почв техногенным путём, поскольку отмечается приуроченность аномалий к крупным населённым пунктам (куда бериллий может поступать за счет сгорания в котельных каменных углей), а также к собственно участкам разработки угольных месторождений.
Барий (Ba)
Барий относится к малоопасным элементам (3 класс опасности, ПДК по зарубежным нормам 62,5-10-3 %). Содержание
-3
Ва в донном осадке составляет 15-10-500-10-3, в среднем 21,1-10-3 % (по медиане
- 20-10-3 %); в сухом остатке поверхностного стока среднее содержание Ва
-3 -3
5-10- %, при максимальном - 420-10- %. В западной части территории выделен обширный Кудымкарско-Янаульский аномальный блок (площадь его по изолинии 50-10-3 % составляет 52 тыс. км2; при этом суммарная площадь с содержанием
-3 2
100-10- % и более составляет 25 тыс. км ). Повышенное содержание бария связывается с распространением пермской галечно-песчано-глинистой пестроцветной (ма-лассоидной) формации (медистых песчаников), которая является, вероятно, баритсодержащей, что подтверждается находками барита.
Содержание Ва в почвах Пермского
-3
Приуралья составляет 0-700-10- %, в
среднем 33,3 -10-3 % (по медиане - 30-10-3 %), что ниже кларка Ва в почвах (50-10-3 %) и кларка земной коры по А.П. Виноградову (65-10-3 %). Среднефо-
новое значение Ва в южной половине территории в 2-3 раза ниже, чем в северной, соответственно 16-10-3 и 50-10-3 % (при медианах 20 и 40). Поэтому концентрация аномальных участков (превышающих ПДК) наблюдается только в северной половине, но в основном это небольшие и точечные аномалии с содержанием преимущественно 1-1,6 ПДК. Лишь в 3 точках (на западе в районе с. Юксеево и на востоке в 20 км к западу и востоку от г. Кизела содержание достигает 9,6-11,2 ПДК). Крупнейшая по площади аномалия по Ва (площадь около 1000 км по 8 опорным точкам с содержанием 1,6 ПДК) за-картирована в западной части территории в междуречье Косы и Иньвы. Содержание бария в почвах г. Перми не очень высокое
- от 0 до 100-10-3, в среднем 40-10-3 %, что составляет 0,6 ПДК, а по максимальной точке больше его в 1,6 раза, аномалии имеют локальный характер. Это свидетельствует о том, что нет существенного техногенного загрязнения почв барием.
Стронций ^г)
Стронций относится к малоопасным элементам (3 класс опасности, ПДК 60-10 -3%), обладает хорошей миграционной способностью. Содержание Sr в дон-3 -3
ном осадке составляет 15-10- -100-10- , в среднем 17-10-3 % (по медиане - 15-10-3 %); в сухом остатке поверхностного стока содержание Sr очень высокое - от 5-10-3 до 1000-10-3 %, в среднем 100-10-3 %. Отмечается крайне высокая степень дифференциации его в сухом остатке при небольших колебаниях в донном осадке. В восточной (горной) части изученной территории содержания Sr не превышают 30-10-3-40-10-3 %. В западной и южной части на уровне высокого фона по сухому остатку (70-10-3-100-10-3 %) выделяется Кунгурский аномальный блок (площадью около 40 тыс. км2 по изолинии 150-10-3 %), охватывающий водосборы рек Сылва, Ирень, Быстрый Танып, Тулва, Шаква, Буй и др. Здесь стронций является спутником кальция, образует собственные ми-
нералы типа целестина в общей зоне распространения месторождений гипса, ангидрита, солей и собственно стронциевого оруденения (Мазуевское месторождение стронция, общей площадью около 20 км2), залегающих в породах эвапоритовой, глинисто-карбонатной, известняковой, галечно-песчано-глинистой, регрессивно-
параллической геологических формаций нижней перми. В донных осадках лишь в нескольких единичных точках отмечается превышение ПДК в 1-1,7 раза. Высокие содержания Sr в водотоках Кунгурского аномального блока, особенно в центральной его части, позволяют классифицировать эту территорию как эндемичную по избыточному содержанию стронция, что требует контроля медицинских служб за частотой заболеваний костной системы проживающих здесь людей.
Содержание Sr в почвах Пермского
-3
Приуралья 0-150-10- % и составляет в среднем 8,6-10-3 % (по медиане - 7-10-3 %), что ниже кларка Sr в почвах по Л.Н. Овчинникову (38-10-3 %) и по
Д.П. Малюге (30-10-3 %) и кларка земной коры (30-10-3 % - по А.П. Виноградову). Среднефоновое значение Sr в южной половине территории ниже, чем в северной, соответственно 6,6-10-3 и 10,4-10-3 % (при медианах 4-10-3 и 10-10-3 %). Поэтому южная половина характеризуется очень низким фоном Sr в почвах (3-10-3-6-10-3 %); очень редко отмечаются небольшие повышения до 10-10-3-30-10-3 %, и таким образом Кунгурский аномальный блок (выделенный по сухому остатку водотоков) в почвах не находит отражения. Мазуевское стронциевое месторождение (по опорным точкам), в почвах также не нашло отражения. Однако в 25 км к юго-западу от с. Мазуевка установлено самое высокое на рассматриваемой территории содержание Sr -150-10-3 % (2,5 ПДК). В северной половине фон Sr выше чем в южной части в
1,5-2 раза, но в целом невысокий. Установлена также одна точка с превышением ПДК в 1,7 раза в 10 км юго-западнее с. Юксеево.
Фосфор (Р)
Фосфор в экологическом отношении входит в группу высокоопасных элементов (1 класс опасности, ПДК 20-10-3 %). Наиболее опасными являются искусственные формы и соединения фосфора. Фосфор относится к группе слабо подвижных водных мигрантов [8]. Природа аномалий фосфора может быть различной: от явно техногенной в крупных городах и на отдельных площадях с интенсивной сельскохозяйственной нагрузкой (за счет нерационального внесения удобрений) до естественной, связанной с фосфоритами, месторождения которых на платформенной части известны в отложениях палеозойского и мезозойского возрастов (Бобровское и др.).
Кларковые содержания фосфора по разным авторам различные: в почвах составляют - 80-10-3 % (по А.П. Виноградову) и 73-10-3 % (по Л.Н. Овчинникову); в земной коре - 93-10 -3 % (по В.И. Виноградову) и 120 -10 -3% (по А.Е. Ферсману). В донных осадках среднее значение менее 30-10-3%, максимальное - 50-10-3%. Большинство аномалий расположено в восточной изученной части территории, в районе рек Чусовой, Косьвы, Лысьвы, а также р. Косы на западе территории. Аномалии фосфора в водах мелких водотоков отмечались ранее - в бассейне среднего течения р. Чусовой, в притоках р. Камы в пределах г. Перми и Соликамска.
Характеристика фосфора в почвах Пермского Приуралья очень неоднозначна. Содержание его в целом колеблется в
-3
широких пределах - от 0 до 3000-10- %, в среднем 66-10-3 % (определены 2 медианы
-3
- 0 и 100-10- %). В южной половине тер-
-3
ритории его содержание 0-6000-10- %, в
-3
среднем 135,5-10- % (при медиане -
100-10-3 %); в северной половине территории значительно меньше - от 0 до 70-10-3 %. В северной части аномальными являются редкие отдельные точки. Все аномалии фосфора расположены в южной половине территории, которую только по одному этому показателю можно отнести к
зоне экологического бедствия (фон - 5 ПДК и более). На площадях с высокими содержаниями выделяются обширные аномалии (особенно на юге) с еще более высоким содержанием фосфора - до 1020 ПДК, на правом берегу Воткинского водохранилища есть 2 пункта с содержанием фосфора до 25 ПДК; а южнее с. Орда установлено его максимальное содержание - 150 ПДК.
Выполненный геохимический анализ соответствует региональному уровню масштаба 1: 1 000 000-1:500 000. Основная задача следующего этапа геохимического изучения Западного Урала и При-уралья - проведение многоцелевого геохимического картографирования регионально-зонального уровня масштаба 1:200 000 с опорным геохимическим опробованием в районах аномальных геохимических полей.
Библиографический список
1.Ибламинов Р.Г. Тяжелые металлы в донных отложениях рек г. Перми // Экологическая безопасность зон градопромышленных агломераций Западного Урала: тез. докл. регион. конф. / Перм. ун-т. Пермь, 1993. С. 27-28.
2.Ибламинов Р.Г., Кропачев А.М., Аблизин Б.Д.Геохимия малых (акцессорных) элементов донных отложений мелких речек Северного Урала // Учён. зап. Перм. ун-та. 1973. № 266. С. 40-45. (Аллювий. Вып.2).
3.Копылов И.С. и др. Составление ландшафтно-геохимической карты Пермской области масштаба 1:500 000 / Перм. филиал ФГУ «ТФИ по Приволжскому федеральному округу». Пермь, 2004. 132 с.
4. Копылов И.С. Особенности геохимических полей и литогеохимические аномальные зо-
ны Западного Урала и Приуралья // Вестн. Перм. ун-та. Геология. 2011. Вып. 1 (10). С. 26-37.
5.Копылов И.С., Баранов Е.В., Батов А.А. Региональные геоэкологические и геохимические исследования территории КПАО // Эколого-экономические проблемы и пути их решения: матер. межрегион. науч.-практ. конф. Кудымкар, 2000. С. 11-24.
6. Краткий справочник по геохимии /
Г.В. Войткевич, А.Е. Мирошников,
А.С. Поваренных, В.Г. Прохоров. М.: Недра, 1977. 184 с.
7. Овчинников Л.Н. Прикладная геохимия. М.: Недра, 1990. 248 с.
8. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1979. 423 с.
9. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
Geochemical Regularities of Spatial Distribution of Chemical Elements on the Western Urals and Priurals
I.S. Kopylov
Institute of Natural Sciences of Perm State National Researching University, 614990, Perm, Gencelya st., 4. E-mail: [email protected]
In the article the results of geochemical mapping on the Western Urals are presented. Laws and spatial distribution of chemical elements in soils are studied. The Maps for 18 elements with allocation of anomaly zones, which have practical value for searches of mineral deposits and geoecological estimation, are constructed.
Key words: geochemical mapping, anomaly zones, Western Ural andPriurals.
Рецензент - доктор геолого-минералогических наук В.А. Наумов
