экологическая геология

Экологическая геология
Экологическая геология и ее
структура. Часть 1
1
Этапы решения экологических
проблем в истории развития геологии
1. Созерцательный (до середины XX века)
Геологи считали, что экологические проблемы – это сфера деятельности и
изучения исключительно медико-биологических наук.
2. Период признания огромной роли техногенного воздействия на
литосферу и биоту (70-е – первая половина 80-х годов XX века)
В этот период представители инженерной геологии, гидрогеологии,
геохимии и геокриологии начали разработку теоретических и практических
геологических вопросов, направленных на решение проблем окружающей
среды.
3. Осознание роли геологического знания в решении экологических
проблем
Этап начался с широкомасштабного выполнения так называемых
"геоэкологических" исследований представителями если не всех, то многих
геологических наук.
2
Путь дезинтеграции экологогеологических исследований
• экологическая минералогия
(Гавриленко, 1993),
• экологическая гидрогеология
(Плотников и др., 1992),
• экологическая геохимия (Иванов,
1994-1997; Янин, 1999),
• экологическая геофизика
(Вахромеев, 1995)
• экологическая геология
(Трофимов и Зилинг, 1994 г.
ТРОФИМОВ
Виктор Титович.
Профессор кафедры
инженерной и
экологической
геологии
геологического
факультета МГУ
3
История определения термина
«экологическая геология»
•
Е.А. Козловский, А.И. Жамойда и В.Б. Кушев, 1984 г.:
принципиально новое направление геологических наук, задачей которого
является сохранение природной среды на основе специального изучения
геологических процессов, связанных с развитием биосферы и техногенного
воздействия человека на природу, включая рациональное использование
минерально-сырьевых ресурсов, в том числе сохранение их в недрах (особенно
энергетического сырья)
•
Н.И. Плотников, А.А. Карцев и И.И. Рогинец, 1992 г. :
комплексная и очень сложная по содержанию наука, охватывающую
геологические аспекты (гидрогеологические, инженерно-геологические,
геохимические, геокриологические и др.) общей проблемы охраны биосферы и,
прежде всего, человека от негативного влияния техногенеза
• В.Т. Трофимов и Д.Г. Зилинг, 1994 г. :
новое научное направление в геологии, изучающее верхние горизонты
литосферы как абиотическую компоненту природных и антропогенно
измененных экосистем высокого уровня организации
•
Б.С. Соколов, 1995 г. :
раздел геологии, который должен отражать защитный характер горногеологической деятельности на основе разработки новых подходов и понятий
4
Современное определение термина
«экологическая геология»
• Для междисциплинарного использования:
экологическая геология — новое направление в
геологии, изучающее верхние горизонты литосферы
(включая подземные воды и газы) как одну из основных
абиотических компонент экосистем высокого уровня
организации (от биогеоценоза до экосферы).
• Для геологов:
экологическая геология – новое направление
геологических наук, изучающее экологические функции
литосферы, закономерности их формирования и
пространственно-временного изменения под влиянием
природных и техногенных причин в связи с жизнью и
деятельностью биоты и прежде всего — человека.
5
Соотношение геологических, географических,
почвенных и биологических наук, изучающих
экосистемы высокого уровня организации
Науки:
1 - почвоведение, 2 - геология, 3 география, 4 - биология, 5 граница совместных объектных и
предметных полей наук о Земле
и биологии.
Совместные объектные и
предметные поля наук о Земле
и биологии:
(I + II + III) - экологическая
геология;
(II + III + IV + V) - экологическая
география;
(I + II + V + VI) - экологическое
почвоведение
6
Объект и предмет экологической
геологии
• Объект исследования экологической геологии:
системы «литосфера – биота», «техногенно измененная
литосфера-биота» либо «литосфера – инженерное
сооружение – биота», прямые и обратные связи между
абиотическими и биотическими подсистемами, а, в
конечном счете, – чаще всего воздействие «неживого» на
«живое».
• Предмет исследования экологической геологии:
знания (система данных) об экологических функциях
(свойствах) литосферы. При этом рассматриваются
функциональные связи в системе «литосфера – биота»
или «природно-техническая система – биота».
7
Типы задач, исследуемых
экологической геологией
•
Морфологические задачи
Это задачи, связанные с изучением состава, состояния, строения и свойств
анализируемой системы, её эколого-геологических условий в целом. Решение
задач этого типа позволяет ответить на вопрос: «Что это за система и какие
качества ей присущи?», а также получить качественные и количественные
показатели, характеризующие современные эколого-геологические условия
изучаемого объекта.
•
Ретроспективные задачи
Это задачи связанные с восстановлением истории формирования объекта
исследования, его современного качества. Решение задач этого типа позволяет
ответить на вопросы: «Почему объект такой? Каким путем он сформировался?»
Классическим примером задач такого типа является исследование истории
формирования эколого-геологических условий какой-либо территории.
•
Прогнозные задачи
Это задачи, связанные с изучением поведения, тенденций развития исследуемой
системы в будущем под воздействием различных причин природного н
техногенного происхождения. Решение задач этого типа позволяет ответить на
вопрос: «Как будет вести себя объект в будущем при тех или иных воздействиях?»
Приходится решать задачи пространственно-временного прогноза изменения
эколого-геологической системы под влиянием причин естественных и техногенных.
8
Концепция экологических функций
литосферы
•
•
•
Понятие экологические функции
литосферы было введено в 1994 г.
В.Т. Трофимовым
Под экологическими функциями
литосферы понимается все
многообразие функций,
определяющих и отражающих
роль и значение литосферы,
включая подземные воды, нефть,
газы, геофизические поля и
протекающие в ней геологические
процессы, в жизнеобеспечении
биоты и, главным образом,
человеческого сообщества.
Научная концепция экологических функций литосферы объединяет в
единый круг рассматриваемых проблем многоплановое изучение роли
литосферы как среды существования органической жизни – простейших ее
форм, растительного и животного мира и человеческой популяции.
9
Содержание экологических функций
литосферы
• ресурсная экологическая функция литосферы определяет роль
минеральных, органических и органоминеральных ресурсов и
геологического пространства литосферы для жизни и деятельности
биоты как в качестве биогеоценоза, так и социальной структуры;
• геодинамическая экологическая функция литосферы отражает
свойства литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и
комфортность проживания человека через природные и
антропогенные процессы и явления;
• геохимическая экологическая функция литосферы отражает
свойства геохимических полей (неоднородностей) литосферы
природного и техногенного происхождения влиять на состояние
биоты в целом, включая человека, в частности;
• геофизическая экологическая функция литосферы отражает
свойства геофизических полей (неоднородностей) литосферы
природного и техногенного происхождения влиять на состояние
биоты, включая человека.
10
Систематика экологических
функций литосферы
11
Экологическое свойство литосферы
Экологическое свойство литосферы – это одна из сторон
литосферы, ее специфический, экологически значимый
атрибут, обусловленный природой ее вещественного
состава, геодинамических, геохимических и
геофизических полей и органически связанный с
жизнеобеспечением биоты, условиями ее существования
и эволюции.
Экологические свойства литосферы следует
рассматривать как результат ее эволюционного развития
и техногенного преобразования, с которым связано
существование биоты и ее дальнейшее
функционирование. Это экологическая составляющая
(грань) литосферы, изучаемая экологической геологией.
12
Экологические свойства литосферы
для ресурсной функции
1. Состав и содержание минеральных, органических,
органоминеральных ресурсов, необходимых для человеческого
сообщества
2. Состав и содержание элементов биофильного ряда, необходимых
для биоты
3. Способность литосферы к созданию возобновляемых запасов
подземных вод, используемых биотой и человеком
4. Пространственная (площадная и объемная) емкость геологического
пространства, обеспечивающая расселение и существование живых
организмов и развитие человеческой цивилизации
5. Качество территориального ресурса применительно к разным
видам его освоения и обживания, обусловленное вещественными и
энергетическими параметрами литосферы
13
Экологические свойства литосферы
для геодинамической функции
1. Пространственно-временная неоднородность проявления геологических
процессов, влияющих на комфортность проживания человека и условия
жизнедеятельности биоты
2. Каскадность проявления геологических процессов, усиливающих экологическое воздействие на живые организмы и человека
3. Циклическое развитие катастрофических геологических процессов,
влияющих на безопасность проживания живых организмов
4. Наличие геодинамических зон с газовой разгрузкой глубинных слоев
Земли, повышенной флюидной и тектонической активностью, влияющих
на иммунную систему человека и активизацию мутагенных проявлений у
живых организмов
5. Циклическая пространственно-временная нестабильность напряженного
состояния литосферных блоков (геодинамических аномалий) повышенной
экологической опасности
6. Способность литосферы к возврату в состояние динамического равновесия, из которого она была выведена действием природных или
антропогенных факторов
14
Экологические свойства литосферы
для геохимической функции
1. Наличие геохимических неоднородностей, влияющих
на живые организмы и человека
2. Концентрационное свойство литосферы,
выражающееся в аккумуляции химических элементов и
соединений, необходимых для обменных процессов в
живых организмах и влияющих на создание
геохимических неоднородностей
3. Миграционные свойства вещества литосферы,
определяющие способность в процессе аэральной,
аквальной и биологической миграции попадать в
растения, в организм человека и животных
4. Рассеивающее свойство литосферы, определяющее
способность ее компонентов к самоочищению
15
Экологические свойства литосферы
для геофизической функции
1. Наличие пространственно-временной
неоднородности геофизических полей, влияющих
на биоту
2. Проявление аномальных и патогенных зон по
интенсивности проявления геофизических полей
3. Способность литосферы к саморегуляции
напряженного состояния и интенсивности
проявления геофизических полей
4. Способность литосферы к аккумуляции и
преобразованию энергетических потоков
космического и глубинного внутриземного
происхождения
16