Геодинамика и техногенез - два мощных современных фактора планетарного и регионального уровней, которые приводят к глобальному изменению окружающей среды обитания человека и геологической среды, в частности. Изучение и оценка эколого-геодинамического и эколого-геохимического состояния природной среды является важнейшей общей проблемой геоэкологии и инженерной геологии нефтегазоносных регионов, их геологического и экологического безопасного развития при комплексном освоении и проведении политики рационального природопользования.
Оценка техногенного воздействия на природную среду нефтегазоносных районов
Нефтегазоносные районы Восточной Сибири в пределах Байкитской, Южно-Тунгусской, Катангской, Присаяно-Енисейской нефтегазоносных областей на протяжении более 40 лет изучаются различными методами геолого-геофизических, геохимических, геоэкологических исследований и картографирования. В западной части Сибирской платформы на территории Байкитской антеклизы, представляющей собой крупный нефтегазоносный регион, площадью 120 тыс. км2, в 80-90 годы XX в. собран огромный фактический материал по всем компонентам природной среды, построены разномасштабные геоэкологические и инженерно-геологические карты-схемы и выполнена общая экологическая оценка территории [1]. В течение 20 лет осуществляется региональный геоэкологический мониторинг, система контроля которого включает водотоки, источники, грунты, растительность, воздух, снег, геодинамические процессы, скважины и другие объекты наблюдений. Выполнена оценка воздействия на окружающую среду по отдельным и групповым объектам, проведено обобщение по оценке и контролю современного состояния природной среды. Установлено, что основное техногенное воздействие на среду оказывают геологоразведочные, поисковые и нефтегазопромысловые объекты. Наиболее сильное воздействие природная среда претерпевает в результате освоения Юрубчено-Тохомского месторождения - одного из крупнейших в Восточной Сибири [2; 3]. Уже на начальном этапе его освоения выявлено много технологических отклонений, которые привели к изменению фонового состояния многих компонентов природной среды и формированию техногенных геохимических аномалий с превышением предельно допустимых концентраций (ПДК).
Освоение нефтегазовых месторождений особенно сильно воздействует на почвы и приповерхностную гидросферу. В почвах выявлены аномалии со значительным превышением ПДК, особенно по Pb, Cu, Cr, Ti, Ba, Mn, Co, а также Ni, Zr, V, P, Ga, Sr. Они имеют различную площадь, иногда формируют крупные аномальные зоны с площадями 100-400 км2. Содержание нефтепродуктов в почвах в пределах площадок скважин превышает ПДК от 2-3 до 20 раз. Геохимическое поле микроэлементов в фитосфере имеет сложную мозаичную структуру с многочисленными мелкими аномалиями по разным элементам, которые охватывают техногенные районы месторождений. В водах рек районов бурения средние значения минерализации и основных химических компонентов по сравнению с фоном увеличены в 1,5-3 раза, где сформировались устойчивые аномалии. По микроэлементам установлены превышения ПДК по Co, Be, Br, В, Pb, Ni, Ba, Li, Cd, Sr, Ti, Mn. Содержание Br в водах некоторых источников и реках превышает ПДК в 200-300 раз.
В целом геоэкологическая оценка и ранжирование территорий по степени нарушенности природной среды показывает, что большая часть имеет благоприятную и удовлетворительную степень (зона экологической нормы), в бассейнах рек Камо, Вельмо, Бахты, Тэтэрэ, Катанги и др. отмечается напряженная степень (зона риска), на территории Юрубчено-Тохомского месторождения отмечается кризисная степень (зона кризиса), а на участках многих скважин отмечается катастрофическая степень нарушенности среды (зона экологического бедствия).
На территории широко развиты экзогенные геологические (инженерно-геологические) процессы. Их особенностью является то, что они протекают в промерзающих, протаивающих и мерзлых породах при изменениях температуры и переходах ее через точку плавления льда. Наибольшее развитие получили криогенные процессы: морозное выветривание, заболачивание, морозное пучение грунтов, термокарст, солифлюкция, а также эрозионные и термоэрозионные процессы, карст. Особую роль в развитии процессов играет антропогенная деятельность, связанная с геологоразведочными работами и разработкой месторождений углеводородов. Действие их нарушает тепловой режим грунтов и значительно активизируют геологические процессы. При оттаивании мерзлые грунты дают значительную неравномерную осадку, породы на склонах находятся в неустойчивом положении. Составлены карты, отражающие пространственное распространение геокриологических и инженерно-геологических комплексов (Копылов и др., 1992, 1993, 1995, 2002). Сделан эколого-геокриологический прогноз изменения состояния грунтов и развития экзогенных геологических процессов при освоении территорий.
В настоящее время геоэкологическая и инженерно-геологическая информация периодически обновляется и пополняется данными мониторинга в пределах площадей нефтегазовых месторождений. Разработан ГИС - атлас (электронных карт эколого-геологического содержания), включающий интегральные карты с геоинформационными блоками: техногенной нагрузки, геоэкологической, гидрогеоэкологической, инженерно-геокриологической карт и комплексной экологической оценки (рис. 1).
Рис. 1. Фрагмент геоэкологической и инженерно-геокриологической ГИС-карты Юрубчено-Тохомского месторождения.
Эколого-инженерно-геодинамическая оценка
Кроме антропогенного влияния, в формировании общей геоэкологической и инженерно-геологической обстановки значительную роль играют геологические факторы, обусловленные взаимосвязанными геодинамическими, структурно-тектоническими, неотектоническими, ландшафтно-геохимическими и биогеохимическими миграционными процессами, контролируемые современной геодинамикой. Эколого-геодинамическое направление геоэкологии и инженерной геологии, в отличие от эколого-геохимического, экзогенно-геологического и физико-механического (инженерно-грунтового) направлений, в Восточной Сибири (как и по всей России в целом) разработано значительно слабее.
В последние годы эколого-геодинамические условия изучаются комплексом методов, среди которых ведущими, наряду с геофизическими методами, являются аэрокосмогеологические методы (АКГИ). Общая методика исследований включает: подготовку материалов дистанционных съемок, визуальное выделение геоиндикаторов, интерактивное дешифрирование, автоматизированную обработку линеаментов, различные виды классификаций, создание локальных баз данных, создание цифровых моделей рельефа, линеаментный, блоковый, морфоструктурный и морфонеотектонический анализы [6], создание итоговых карт эколого-геодинамического районирования и оценки. Технология компьютерного дешифрирования цифровых космических снимков и обработки данных реализуется главным образом на базе программного обеспечения ESRI - ARC GIS и его модулей (Spatial Analyst Tools, Line Density и др.) и некоторых специальных программ.
На территории Байкитской антеклизы и ее обрамлений проведен линеаментно-геодинамический анализ, целью которого являлось геодинамическое районирование и выделение геодинамических активных зон. Последние представляют собой участки земной коры, различные по объему, конфигурации и площади на земной поверхности, активные на современном этапе неотектонического развития, характеризующиеся пониженной прочностью коры, повышенной трещиноватостью, проницаемостью и, как следствие, проявлениями разрывной тектоники, сейсмичности, массоперенос флюидов и других процессов. Критериями оценки геодинамической активности являются различные расчетные показатели, важнейший из которых - плотность линеаментов [4]. По результатам АКГИ регионально-зонального уровня (масштаб 1:200 000 - 1:500 000) выделены десятки тысяч линеаментов различных таксономических рангов по протяженности: региональных (100-200 км и более), зональных (25-100 км), локальных (5-25 км), коротких (менее 5 км), отображающих тектонические нарушения фундамента и осадочного чехла. Закартированы геодинамические активные зоны зонального и локального уровней: 81 - с высокой плотностью линеаментов (размером от 10х4 до 90х10 км) и 44 - с чрезвычайно высокой плотностью линеаментов (размером от 3х2 до 35х5 км). На основе данных дистанционных и геоэкологических исследований построена геоинформационная картографическая эколого-геодинамическая модель Байкитской антеклизы [5], отражающая современную интегральную геоэкологическую и геодинамическую обстановку (рис. 2).
Рис. 2. Эколого-геодинамическая модель Байкитской антеклизы.
Комплексный линеаментно-геодинамический, инженерно-геокриологический и эколого-геохимический пространственный анализ показывает закономерное изменение состояния геологической среды и ее параметров в пределах локальных геодинамических активных зон по сравнению с другими участками. В пределах этих зон отмечается увеличение размеров таликов среди мерзлых пород; ухудшение физико-механических свойств грунтов (увеличение площади и мощности рыхлых грунтов - торфов, мягко- и текучепластичных суглинков, водонасыщенных песков, увеличение трещиноватости скальных грунтов); увеличение интенсивности проявления инженерно-геологических процессов (особенно - заболачивания, пучения грунтов, термокарста, эрозионных процессов), что в целом характеризуются менее благоприятной степенью сложности инженерно-геологических условий. Отмечается приуроченность многих геохимических аномалий (особенно - по углеводородным газам, гелию, хлор-иону, брому в подземных водах, битумоидам в породах и некоторым микроэлементам в почвах и растительности) к тектоническим разломам и геодинамическим активным зонам (рис. 3).
Рис. 3. Пространственная взаимосвязь геодинамических активных зон и геохимических аномалий.
Заключение
Закономерности, отмеченные выше, во многом характерные и для других нефтегазоносных регионов страны - Волго-Уральского, Западно-Сибирского, Тимано-Печорского, [7] показывают ведущую роль геодинамики наряду с нефтепромысловым техногенезом в процессах загрязнения и нарушения природной среды и должны учитываться при ее комплексной оценке. Анализ современной геодинамики и новейшей тектоники на основе материалов аэрокосмогеологических исследований должен проводиться при оценке геоэкологических и инженерно-геологических условий территорий на любых стадиях изучения.
Рецензенты:
Карасева Т.В., д.г.-м.н., профессор, зам. директора по науке ОАО «Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин» (КамНИИКИГС), г. Пермь.
Середин В.В., д.г.-м.н., профессор, зав. кафедрой инженерной геологиии охраны недр Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.
Библиографическая ссылка
Копылов И.С. ВЛИЯНИЕ ГЕОДИНАМИКИ И ТЕХНОГЕНЕЗА НА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В РАЙОНАХ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=6522 (дата обращения: 19.04.2024).