Экологическое состояние геологической среды в зонах перехода горных сооружений Кузнецкого Алатау в равнинные ландшафты Южно-Минусинской котловины (Республика Хакасия)
|
ВВЕДЕНИЕ 6
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА 14
1.1. Стратиграфия 14
1.2. Тектоника 24
1.3. Интрузивные образования 25
1.4. История геологического развития 26
1.4. Полезные ископаемые 27
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2. ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ 28
2.1. Методика составления геоморфологической схемы 28
2.2. Пространственное распределение типов рельефа 34
2.2.1. Эрозионно-денудационный и структурно-денудационный рельеф 34
2.2.2. Аккумулятивный рельеф 38
3. ЛАНДШАФТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ 42
3.1. Методика составления ландшафтной схемы 42
3.2. Природные ландшафты 43
3.3. Техногенные ландшафты 48
4. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ 49
4.1. Методика составления эколого-геологических картосхем 49
4.2. Методика обработки эколого-геохимической информации 51
4.3. Пространственное распределение природных неблагоприятных экзогенных
геологических и экогеохимических аномалий 53
4.3.1. Горные области Кузнецкого Алатау 53
4.3.2. Предгорные области 55
4.3.3. Равнинные, субравнинные и долинные 56
4.3.4. Антропогенные и техногенные изменения геологической среды 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - Схема геологического строения исследуемой территории 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - Схема неоген-четвертичных образований исследуемой территории..80
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Геоморфологическая схема исследуемой территории 81
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 - Ландшафтная схема исследуемой территории 82
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 - Эколого-геологическая схема исследуемой территории 83
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 - Схема оценки эколого-геологической опасности 84
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА 14
1.1. Стратиграфия 14
1.2. Тектоника 24
1.3. Интрузивные образования 25
1.4. История геологического развития 26
1.4. Полезные ископаемые 27
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2. ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ 28
2.1. Методика составления геоморфологической схемы 28
2.2. Пространственное распределение типов рельефа 34
2.2.1. Эрозионно-денудационный и структурно-денудационный рельеф 34
2.2.2. Аккумулятивный рельеф 38
3. ЛАНДШАФТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ 42
3.1. Методика составления ландшафтной схемы 42
3.2. Природные ландшафты 43
3.3. Техногенные ландшафты 48
4. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ 49
4.1. Методика составления эколого-геологических картосхем 49
4.2. Методика обработки эколого-геохимической информации 51
4.3. Пространственное распределение природных неблагоприятных экзогенных
геологических и экогеохимических аномалий 53
4.3.1. Горные области Кузнецкого Алатау 53
4.3.2. Предгорные области 55
4.3.3. Равнинные, субравнинные и долинные 56
4.3.4. Антропогенные и техногенные изменения геологической среды 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - Схема геологического строения исследуемой территории 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - Схема неоген-четвертичных образований исследуемой территории..80
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Геоморфологическая схема исследуемой территории 81
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 - Ландшафтная схема исследуемой территории 82
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 - Эколого-геологическая схема исследуемой территории 83
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 - Схема оценки эколого-геологической опасности 84
Работа написана автором по материалам, полученным в процессе работы (в качестве инженера) в НИЛ геокарт геолого-географического факультета Национального исследовательского Томского государственного университета по Федеральным программам ГДН-200 по двум номенклатурным листам N-45-XXIV (Балыкса) и N-46-XIX (Уйбат). В процессе работы широко использовались методы современного картографирования и обработки фактических данных, а именно: Excel, CorelDRAW Х5, ArcGIS с применением дополнительных модулей и инструментов анализа (АгсМар 10.1, Spatial Analys и др.), а также данные дистанционного зондирования (снимки спутника Landsat 8 OLI: RGB композит 6, 5 и 2 каналов, RGB композит 5, 4 и 2 каналов).
Границы изученной территории ограничены координатами 53° 20'- 54° 00' с.ш., 89° 00'¬91° 00' в.д. и располагаются в пределах Ширинского, Аскизского и Усть-Абаканского районов Республики Хакасия и Таштагольского района Кемеровской области. Общая площадь составляет 9 810 км2. Территория расположена в пределах Алтае-Саянской складчатой области и представляет собой область сопряжения восточного склона Кузнецкого Алатау, юго-восточного склона Батенёвского кряжа и Минусинской котловины (рис. 1).
Наиболее крупными водными артериями района в горной области являются рр. Томь, Аскиз, Теренсуг, Харатас, М. и Б. Казыры; в холмогорной и равнинной областях - Абакан, Уйбат, Камышта и др. На территории находится большое количество озёр, наиболее крупным горным озером является озеро Хызыр-Тырен, в степной части - озеро Улуг-Холь.
Растительность на территории представлена: в высокогорной области - тундровым типом; в среднегорной и низкогорных областях - таёжной, березово-лиственничной; в холмогорной и степных областях - кустарниковой, разнотравно-злаковой, участками ковыльно-злаковой растительностью. Климат района континентальный с резкими сезонными колебаниями от +25° до +30° в июле, и от -45° до -50° в январе. Среднегодовое количество осадков западной высокогорной и среднегорной части превышает 1500 мм в год, низкогорной части достигает 1 000 мм в год, в восточной (равнинной и субравнинной) части около 700 мм в год.
Заселенность и экономическая освоенность района неравномерны: территории северо-западной и центральной части листа являются заброшенными, населённые пункты расположены вдоль автомобильных дорог с асфальтовым покрытием Абакан-Абаза, Абакан-Сорск и автомобильной дороги с гравийным покрытием, а также железнодорожных веток Новокузнецк-Абакан и Абакан-Ачинск. Основными населенными пунктами на данной площади в настоящее время являются посёлки Балыкса, Бискамжа, Бирикчуль, Усть-Бюрь, Чарков, Весеннее; станции Ербинская, Уйбат, Капчалы, Нанхчул и Шора [2].
Население занято в сельском хозяйстве, главным образом в животноводстве; в лесной и горнодобывающей промышленности, на железнодорожном транспорте.
Актуальность работы определяется тем что, в настоящее время во всё возрастающем объёме, отмечается резкое ухудшение состояния ГС, что требует разработки не только теоретических основ и подходов решения экологических проблем, но и практических наработок, направленных на выявление очагов загрязнения ГС (как природных, так и антропогенных). Теоретические основы разработаны трудами крупных учёных, таких как Ф.В. Котлов (1978), Ю.Е. Сает (1990), В.Т. Трофимов (1997, 2003, 2007), В.А. Алексеенко (2000). Начиная с 90-х годов 20-го столетия эколого¬геологические исследования внедрены в практику геологосъемочных работ по программам Госгеолкарта-200, ГДП-200. На протяжении последних лет (2010-2016) в НИЛ геокарт геолого-географического факультета Национально исследовательского Томского государственного университета выполняются работы в рамках государственных заказов Федерального агентства по недропользованию по воспроизводству минерально¬сырьевой базы за счет средств федерального бюджета в рамках государственной программы «Воспроизводство и использование природных ресурсов» - Госконтракты № 10 от 30.06.2008 г, № 13 от 03.06.2008, № 16 от 23.03.2012 г и № 133 от 18.02.2014 г. В рамках государственных контрактов, по программе ГД11-200, предусмотрены специализированные работы эколого-геологического характера, в которых автор работы принимал активное участие, являясь соисполнителем двух производственных отчётов:
- «Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:200 000 (издание 2-е). Лист N-45-XXIV (Балыкса)» // Котельников А.Д., Дербан А.Г., Макаренко Н.А. и др. Объяснительная записка. - C-Пб: ВСЕГЕИ, 2013.;
- «Геологический отчёт о результатах выполненных работ в 2012-2014 гг. по объекту «ГДП-200 листа N-46-XIX (Уйбатская площадь)» // Котельников А.Д. и др., Хакасский филиал ФГУ «ТФГИ по СФО», 2014.
Цель: анализ современного экологического состояния геологической среды в зонах перехода горных сооружений Кузнецкого Алатау в равнинные ландшафты Южно-Минусинской котловины (Республика Хакасия).
Задачи:
-составить комплект оцифрованных мелкомасштабных (1:500 000) картосхем на базе материалов ГДП-200;
- охарактеризовать методику составления картосхем и обработки экогеохимической информации;
- оконтурить на ландшафтной основе площади распространения неблагоприятных геоэкологических процессов и объектов;
- проанализировать особенности пространственного распределения ЭГП и экогеохимических аномалий в разных ландшафтно-геоморфологических условиях;
- оценить роль антропогенной составляющей в нарушении геологической среды;
- дать оценку общего состояния геологической среды и степень экологической опасности в зоне перехода горных сооружений в равнинные.
Предмет исследования:
- природные и техногенные ландшафты;
- экзогенные геологические процессы и объекты;
- коренные породы и рыхлые отложения;
- почвы и почвообразующие породы;
- донные отложения (постоянных и временных водотоков);
- поверхностные (озёрные) воды;
- техногенные отложения.
Научная новизна. Впервые, на региональном уровне проведена комплексная эколого-геологическая оценка состояния ГС в рамках двух номенклатурных планшетов (общей площадью в 9 810 км2), включающая в себя как общепринятые (стандартные) методики построения и анализа геоморфологических и эколого-геологических схем, так и нетрадиционные способы обработки фактических материалов, в том числе с использовании геоинформационных систем (ГИС, с рядом дополнительных модулей), которые могут быть использованы (и частично использованы автором) в научных публикациях. Оформленный автором в цифровых моделях (на современном уровне) картографический материал - с геологической, геоморфологической, ландшафтной и экогеохимической нагрузкой, может служить базой для последующей более детальной проработки, с выходом не только на научные публикации, но и на внедрение в практику методических и иных рекомендаций.
Защищаемые положения:
1. В направлении от горных областей к равнинным происходит последовательное ослабление интенсивности Э111, при этом набор и масштабы распространения быстропротекающих процессов претерпевют значительные изменения в зависимости от абсолютных отметок, крутизны склонов, степени вертикального расчленения рельефа вплоть до их затухания в равнинных (степных) областях.
2. От горных областей к равнинным трансформируется полиэлементный состав геохимических аномалий - от халько- и сидерофильного в горных областях до литофильного в степях, что главным образом связано с пространственной сопряженностью аномалий в горах с проявлениями рудной минерализации, а в степях - с минерализованными водоёмам возникшими при участии аридного седиментогенеза.
3. Общее состояние ГС по совокупности признаков оценивается как удовлетворительное. Напряжённая и кризисная экологическая обстановка связана главным образом с антропогенной и техногенной нагрузкой.
Практическая значимость. В процессе выполнения магистерской программы автором, по теме диссертации, были опубликованы следующие работы:
1. Третьяк А.И., Кренида О.А. К методике картирования зон активной аккумуляции осадочного материала в рыхлом покрове кайнозойских отложений Южно¬Минусинской впадины и её горного обрамления // Материалы XVIII Международного научного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр». - г. Томск, 2015 г. - С. 72-74
2. Третьяк А.И., Кренида О.А. Неблагоприятные экологические процессы и объекты в зонах перехода горных ландшафтов в равнинные (Северо-западная часть Южно-Минусинской котловины, Республика Хакасия) // Материалы Пятнадцатой межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования». - C-Пб: гос. ун-т, 2015. - С. 251-253
3. Третьяк А.И., Кренида О.А. Эколого-геологическая обстановка северо-западной части Южно-Минусинской впадины (Республика Хакасия) // Материалы III Всероссийской молодежной научно-практической школе-конференции. Геологический полигон «Шира», Республика Хакасия, Россия. - Новосиб. гос. ун-т ; Ин-т нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН. Новосибирск: РИЦ Новосиб. гос. ун-та, 2015. - С. 106-108
Результаты исследований обсуждались на «III Всероссийской молодежной научно-практической школы-конференции», проводимой Новосибирским государственным университетом (2015 г.), XVIII Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр», проводимом Томским политехническим университетом (2015 г.), а также доложены на Пятнадцатой межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования», проводимой Санкт-Петербургским государственным университетом. На последнем форуме за представленный доклад автор награждён дипломом третьей степени.
Полученные результаты использованы при составлении геологических отчетов в рамках государственных контрактов с МНР РФ, а также в образовательном процессе при проведении практических занятий по курсам «Экологическое картирование» и «Методика картирования четвертичных отложений».
Структура и объём работы. Диссертационная, работа состоит из введения, четырёх глав и заключения. Общий объем страниц 84, в том числе 4 таблицы, 12 рисунков, 6 приложений. Список использованных источников и литературы содержит 54 наименования: 48 опубликованных, из них 2 на английском языке и 6 фондовых источника.
Во введении кратко рассмотрена административное положение района и его главные физико-географические особенности, обоснована актуальность работы, определены цели и задачи диссертационной работы, обозначены объекты и предметы исследования, показана научная новизна и практическая значимость решаемых в диссертации вопросов. В первой главе приводятся общие сведения о геологическом строении изученной территории. Во второй главе (специальная часть) рассмотрены геоморфологические особенности района с обращением внимания на методику составления, как основной геоморфологической карты, так и дополнительных вспомогательных схем, охарактеризовано пространственное распределение типов рельефа. В третьей главе приведена методика составления ландшафтных схем, описаны ландшафтные особенности территории на основе составленной автором картосхемы. В четвёртой главе описана методика составления эколого-геологических картосхем, составлена оригинальная Эколого-геологическая схема, последовательно охарактеризовано экологическое состояние геологической среды вдоль трансекта соединяющего высокогорные участки (г. Верхний Зуб, 2178 м) с равнинными (оз. Улуг- Холь, 549 м). Охарактеризованы природные, антропогенные и техногенные изменения геологической среды. В конце главы приведена и проанализирована схема Оценки эколого-геологической опасности. В заключение подведены итоги исследований, сформулированы основные выводы.
Благодарности. Автор выражает свою признательность научному руководителю доценту каф. динамической геологии, к.г.-м.н. А.Л. Архипову, заведующему НИЛ геокарт ГГФ НИ ТГУ Котельникову А.Д и всему коллективу лаборатории, декану геолого-географического факультета доценту, к.г.-м.н. Г.М. Татьянину, за доброжелательное отношение, советы и консультации.
Особую благодарность хочу выразить своему научному консультанту доценту, к.г.- м.н. Н.А. Макаренко, который не только оказывал мне постоянную помощь и поддержку на всех этапах работы, но и щедро делился своими знаниями и опытом в области геологии и смежных дисциплин.
Границы изученной территории ограничены координатами 53° 20'- 54° 00' с.ш., 89° 00'¬91° 00' в.д. и располагаются в пределах Ширинского, Аскизского и Усть-Абаканского районов Республики Хакасия и Таштагольского района Кемеровской области. Общая площадь составляет 9 810 км2. Территория расположена в пределах Алтае-Саянской складчатой области и представляет собой область сопряжения восточного склона Кузнецкого Алатау, юго-восточного склона Батенёвского кряжа и Минусинской котловины (рис. 1).
Наиболее крупными водными артериями района в горной области являются рр. Томь, Аскиз, Теренсуг, Харатас, М. и Б. Казыры; в холмогорной и равнинной областях - Абакан, Уйбат, Камышта и др. На территории находится большое количество озёр, наиболее крупным горным озером является озеро Хызыр-Тырен, в степной части - озеро Улуг-Холь.
Растительность на территории представлена: в высокогорной области - тундровым типом; в среднегорной и низкогорных областях - таёжной, березово-лиственничной; в холмогорной и степных областях - кустарниковой, разнотравно-злаковой, участками ковыльно-злаковой растительностью. Климат района континентальный с резкими сезонными колебаниями от +25° до +30° в июле, и от -45° до -50° в январе. Среднегодовое количество осадков западной высокогорной и среднегорной части превышает 1500 мм в год, низкогорной части достигает 1 000 мм в год, в восточной (равнинной и субравнинной) части около 700 мм в год.
Заселенность и экономическая освоенность района неравномерны: территории северо-западной и центральной части листа являются заброшенными, населённые пункты расположены вдоль автомобильных дорог с асфальтовым покрытием Абакан-Абаза, Абакан-Сорск и автомобильной дороги с гравийным покрытием, а также железнодорожных веток Новокузнецк-Абакан и Абакан-Ачинск. Основными населенными пунктами на данной площади в настоящее время являются посёлки Балыкса, Бискамжа, Бирикчуль, Усть-Бюрь, Чарков, Весеннее; станции Ербинская, Уйбат, Капчалы, Нанхчул и Шора [2].
Население занято в сельском хозяйстве, главным образом в животноводстве; в лесной и горнодобывающей промышленности, на железнодорожном транспорте.
Актуальность работы определяется тем что, в настоящее время во всё возрастающем объёме, отмечается резкое ухудшение состояния ГС, что требует разработки не только теоретических основ и подходов решения экологических проблем, но и практических наработок, направленных на выявление очагов загрязнения ГС (как природных, так и антропогенных). Теоретические основы разработаны трудами крупных учёных, таких как Ф.В. Котлов (1978), Ю.Е. Сает (1990), В.Т. Трофимов (1997, 2003, 2007), В.А. Алексеенко (2000). Начиная с 90-х годов 20-го столетия эколого¬геологические исследования внедрены в практику геологосъемочных работ по программам Госгеолкарта-200, ГДП-200. На протяжении последних лет (2010-2016) в НИЛ геокарт геолого-географического факультета Национально исследовательского Томского государственного университета выполняются работы в рамках государственных заказов Федерального агентства по недропользованию по воспроизводству минерально¬сырьевой базы за счет средств федерального бюджета в рамках государственной программы «Воспроизводство и использование природных ресурсов» - Госконтракты № 10 от 30.06.2008 г, № 13 от 03.06.2008, № 16 от 23.03.2012 г и № 133 от 18.02.2014 г. В рамках государственных контрактов, по программе ГД11-200, предусмотрены специализированные работы эколого-геологического характера, в которых автор работы принимал активное участие, являясь соисполнителем двух производственных отчётов:
- «Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:200 000 (издание 2-е). Лист N-45-XXIV (Балыкса)» // Котельников А.Д., Дербан А.Г., Макаренко Н.А. и др. Объяснительная записка. - C-Пб: ВСЕГЕИ, 2013.;
- «Геологический отчёт о результатах выполненных работ в 2012-2014 гг. по объекту «ГДП-200 листа N-46-XIX (Уйбатская площадь)» // Котельников А.Д. и др., Хакасский филиал ФГУ «ТФГИ по СФО», 2014.
Цель: анализ современного экологического состояния геологической среды в зонах перехода горных сооружений Кузнецкого Алатау в равнинные ландшафты Южно-Минусинской котловины (Республика Хакасия).
Задачи:
-составить комплект оцифрованных мелкомасштабных (1:500 000) картосхем на базе материалов ГДП-200;
- охарактеризовать методику составления картосхем и обработки экогеохимической информации;
- оконтурить на ландшафтной основе площади распространения неблагоприятных геоэкологических процессов и объектов;
- проанализировать особенности пространственного распределения ЭГП и экогеохимических аномалий в разных ландшафтно-геоморфологических условиях;
- оценить роль антропогенной составляющей в нарушении геологической среды;
- дать оценку общего состояния геологической среды и степень экологической опасности в зоне перехода горных сооружений в равнинные.
Предмет исследования:
- природные и техногенные ландшафты;
- экзогенные геологические процессы и объекты;
- коренные породы и рыхлые отложения;
- почвы и почвообразующие породы;
- донные отложения (постоянных и временных водотоков);
- поверхностные (озёрные) воды;
- техногенные отложения.
Научная новизна. Впервые, на региональном уровне проведена комплексная эколого-геологическая оценка состояния ГС в рамках двух номенклатурных планшетов (общей площадью в 9 810 км2), включающая в себя как общепринятые (стандартные) методики построения и анализа геоморфологических и эколого-геологических схем, так и нетрадиционные способы обработки фактических материалов, в том числе с использовании геоинформационных систем (ГИС, с рядом дополнительных модулей), которые могут быть использованы (и частично использованы автором) в научных публикациях. Оформленный автором в цифровых моделях (на современном уровне) картографический материал - с геологической, геоморфологической, ландшафтной и экогеохимической нагрузкой, может служить базой для последующей более детальной проработки, с выходом не только на научные публикации, но и на внедрение в практику методических и иных рекомендаций.
Защищаемые положения:
1. В направлении от горных областей к равнинным происходит последовательное ослабление интенсивности Э111, при этом набор и масштабы распространения быстропротекающих процессов претерпевют значительные изменения в зависимости от абсолютных отметок, крутизны склонов, степени вертикального расчленения рельефа вплоть до их затухания в равнинных (степных) областях.
2. От горных областей к равнинным трансформируется полиэлементный состав геохимических аномалий - от халько- и сидерофильного в горных областях до литофильного в степях, что главным образом связано с пространственной сопряженностью аномалий в горах с проявлениями рудной минерализации, а в степях - с минерализованными водоёмам возникшими при участии аридного седиментогенеза.
3. Общее состояние ГС по совокупности признаков оценивается как удовлетворительное. Напряжённая и кризисная экологическая обстановка связана главным образом с антропогенной и техногенной нагрузкой.
Практическая значимость. В процессе выполнения магистерской программы автором, по теме диссертации, были опубликованы следующие работы:
1. Третьяк А.И., Кренида О.А. К методике картирования зон активной аккумуляции осадочного материала в рыхлом покрове кайнозойских отложений Южно¬Минусинской впадины и её горного обрамления // Материалы XVIII Международного научного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр». - г. Томск, 2015 г. - С. 72-74
2. Третьяк А.И., Кренида О.А. Неблагоприятные экологические процессы и объекты в зонах перехода горных ландшафтов в равнинные (Северо-западная часть Южно-Минусинской котловины, Республика Хакасия) // Материалы Пятнадцатой межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования». - C-Пб: гос. ун-т, 2015. - С. 251-253
3. Третьяк А.И., Кренида О.А. Эколого-геологическая обстановка северо-западной части Южно-Минусинской впадины (Республика Хакасия) // Материалы III Всероссийской молодежной научно-практической школе-конференции. Геологический полигон «Шира», Республика Хакасия, Россия. - Новосиб. гос. ун-т ; Ин-т нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН. Новосибирск: РИЦ Новосиб. гос. ун-та, 2015. - С. 106-108
Результаты исследований обсуждались на «III Всероссийской молодежной научно-практической школы-конференции», проводимой Новосибирским государственным университетом (2015 г.), XVIII Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр», проводимом Томским политехническим университетом (2015 г.), а также доложены на Пятнадцатой межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования», проводимой Санкт-Петербургским государственным университетом. На последнем форуме за представленный доклад автор награждён дипломом третьей степени.
Полученные результаты использованы при составлении геологических отчетов в рамках государственных контрактов с МНР РФ, а также в образовательном процессе при проведении практических занятий по курсам «Экологическое картирование» и «Методика картирования четвертичных отложений».
Структура и объём работы. Диссертационная, работа состоит из введения, четырёх глав и заключения. Общий объем страниц 84, в том числе 4 таблицы, 12 рисунков, 6 приложений. Список использованных источников и литературы содержит 54 наименования: 48 опубликованных, из них 2 на английском языке и 6 фондовых источника.
Во введении кратко рассмотрена административное положение района и его главные физико-географические особенности, обоснована актуальность работы, определены цели и задачи диссертационной работы, обозначены объекты и предметы исследования, показана научная новизна и практическая значимость решаемых в диссертации вопросов. В первой главе приводятся общие сведения о геологическом строении изученной территории. Во второй главе (специальная часть) рассмотрены геоморфологические особенности района с обращением внимания на методику составления, как основной геоморфологической карты, так и дополнительных вспомогательных схем, охарактеризовано пространственное распределение типов рельефа. В третьей главе приведена методика составления ландшафтных схем, описаны ландшафтные особенности территории на основе составленной автором картосхемы. В четвёртой главе описана методика составления эколого-геологических картосхем, составлена оригинальная Эколого-геологическая схема, последовательно охарактеризовано экологическое состояние геологической среды вдоль трансекта соединяющего высокогорные участки (г. Верхний Зуб, 2178 м) с равнинными (оз. Улуг- Холь, 549 м). Охарактеризованы природные, антропогенные и техногенные изменения геологической среды. В конце главы приведена и проанализирована схема Оценки эколого-геологической опасности. В заключение подведены итоги исследований, сформулированы основные выводы.
Благодарности. Автор выражает свою признательность научному руководителю доценту каф. динамической геологии, к.г.-м.н. А.Л. Архипову, заведующему НИЛ геокарт ГГФ НИ ТГУ Котельникову А.Д и всему коллективу лаборатории, декану геолого-географического факультета доценту, к.г.-м.н. Г.М. Татьянину, за доброжелательное отношение, советы и консультации.
Особую благодарность хочу выразить своему научному консультанту доценту, к.г.- м.н. Н.А. Макаренко, который не только оказывал мне постоянную помощь и поддержку на всех этапах работы, но и щедро делился своими знаниями и опытом в области геологии и смежных дисциплин.
Приведенный в диссертационной работе анализ современного экологического состояния геологической среды в зонах перехода горных сооружений Кузнецкого Алатау в равнинные ландшафты Южно-Минусинской котловины (Республика Хакасия) даёт возможность определить набор ЭГП и эгогеохимических аномалий для каждой выделенной нами геоморфологической области вдоль трансекта соединяющего высокогорные участки (г. Верхний Зуб, 2178 м) с равнинными (оз. Улуг-Холь, 549 м). Обобщая изложенные в диссертации материалы (без детализации) все типы природных ландшафтов можно объединить в четыре ландшафтно-геоморфологические области: горную; переходную; равнинную и субравнинную (степную); долинную.
Горная область включает в себя высокогорный и среднегорные морфогенетические типы ландшафтов.
Высокогорный тип ландшафта (абс. отм. более 1600 м) занимает не большую площадь в пределах слияния трёх хребтов. В точке слияния находится максимальная (для восточного склона Кузнецкого Алатау) вершина г. В. Зуб - 2178 м. Здесь фиксируются интенсивные камнепады, осыпи, обвалы, подвижные курумы, кары и цирки за счёт разрушения ледниковыми и нивально-солифлюкционными процессами гранитоидов палеозоя. Геохимические аномалии не выявлены.
Среднегорный тип ландшафта развит более широко, распространён вдоль наиболее высоких хребтов и представлен двумя подтипами: первый свформирован при участии гляциально-экзарационных и ледниковых процессов, для него характерны следы ледниковой деятельности с развитием многочисленных каров, цирков, нагорных террас, ледниковых морен. Для второго подтипа характерны процессы закурумливания (каменные реки, моря), селеопасные зоны, локальные обвалы и осыпи. Геохимических аномалий тяжелых металлов в рыхлых отложениях мало и они точечные. Содержания природных Мо и Nb не превышают 8 ПДК (аномалии возникли за счет разрушения коренных гранитов палеозоя).
Переходная область включает низкогорный и холмогорный морфогенетические типы ландшафтов.
Низкогорный тип ландшафта (900-1200 м) широко распространён и приурочен к межхребтовым долинообразным понижениям, которые трассируются горными реками. Для этого типично широкое развитие карстовых явлений (полья, воронки) и локальное проявление осыпей и обвалов. Кроме ЭГП, на флангах Сорского медно-молибденового и Игр-Гольского полиметаллического месторождений, а так же за их пределами в рыхлых и донных отложениях много точечных и площадных аномалий Mo, Pb, Zn, Ni, Со, Си, Сг со средней интенсивностью до 8 ПДК (и выше) как в рыхлых, так и донных отложениях.
На границе контакта низкогорья со среднегорьем возникает гляциофлювиалъные и солифлюкционные субравнины. Первые возникают за счет транспортировки ледниковыми водами, обломочного материала, вдоль троговых долин, вторые за счет интенсивного поступления воды в зоне чередования неотектонических поднятий и опусканий. Наиболее характерным ЭГП для выделенных субравнин являются процессы интенсивного заболачивания.
Холмогорный тип ландшафта (560-900 м) играет роль своеобразного «буфера» и приурочен к зоне перехода горных ландшафтов в равнинные. Он со всех сторон окаймляет северо-западную периферию Южно-Минусинской котловины. Для холмогорья характерны слабо проявленные ЭГП (единичные осыпи, конусы выноса, карстовые воронки, пещеры). На территории наблюдаются редкие геохимические аномалии (Mo, РЬ, Ва).
Равнинная и субравнинная (степная) область представлена денудационной всхолмлённой равниной, аккумулятивными субравнинами предгорных делювиально-пролювиальных шлейфов, дефляционными котловинами с современными минерализованными озёрами.
Всхолмлённая денудационная равнина (каменистая степь) Южно-Минусинской котловины с абс. отм. от 420 до 560 м непосредственно контактирует с холмогорьем. Ведущие ЭГП - зоны заболачивания и засоления с возникновением в почвах геохимических аномалий Li, Sr, Мо, что характерно для зон аридного седиментогенеза. Наибольшую нагрузку на природную среду оказывают антропогенные ЭГП, связанные с активной сельскохозяйственной деятельностью. Площадь распаханных земель составляет около 40% от степной площади.
На контакте западной оконечности Южно-Минусинской впадины с холмогорьем возникают предгорные аккумулятивные делювиально-пролювиальные шлейфы значительной протяженности (до 40 км), для которых в сухих ложках характерно формирование многочисленных конусов выноса.
Дефляционные котловины приурочены к наиболее пониженным участкам рельефа, с ними связаны ЭГП современных минерализованных озёр (Улуг-Коль, Усколь и др.) - зоны заболачивания и засоления. В приозёрных солончаках и в воде озёр формируются многочисленные геохимические аномалии, причём концентрация Li, F, Al, Sr в озёрных водах очень высока (до 100 и более ПДК).
Долинные области представлены руслами и поймами горных и долинных рек, а также объединёнными надпойменными речными террасами.
Самыми характерными ЭГП для горных рек являются процессы боковой и русловой эрозии, обусловленные активными неотектоническими процессами. Для равнинных рек процессы эрозии слабо развиты и представлены главным образом боковой эрозией. Надпойменные террасы слабо развиты в горных областях, но хорошо представлены вдоль крупных рек степной зоны (р. Абакан). В долинах рек многочисленными старательскими артелями добывается россыпное золото.
Таким образом, пространственное распространение и формы проявления природных неблагоприятных ЭГП и экогеохимических аномалий подчиняются определённым закономерностям.
Так, по мере снижения гипсометрических уровней наблюдается постепенное затухание ЭГП, сопровождаемое сменой нивально-экзарационных, ледниковых и гравитационно-солифлюкционных явлений, процессами формирования пролювиальных шлейфов с конусами выноса и появлением зон активного карстообразования, а на равнинах - минерализованных почвогрунтов (солончаков), озёрных дефляционных котловин и зон заболачивания вдоль речных артерий.
Экогеохимические аномалии в горных районах формируются за счёт поступления поллютантов из частично эродированных рудоносных объектов в равнинных (степных) за счёт загрязнителей тесно связанных с эвапоритсодержащими продуктами аридного седиментогенеза, что фиксируется сменой полиэлементного состава аномалий с халькофильной и сидерофильной специализацией в горных областях на литофильную - в степных районах.
Техногенные и антропогенные процессы и объекты затрагивают практически все выделенные типы ландшафтов, за исключением высокогорного. В горных и переходных областях это участки интенсивных лесозаготовок, а также районы разработки месторождений различного сырья - Мо, Au, полиметаллов, в которых наблюдаются карьеры, отвалы, свалки и другие проявления техногенеза. В степных зонах это области активного сельскохозяйственного использования земель, что приводит, главным образом, к эрозии и деградации почвенного покрова.
Общее состояние геологической среды по совокупности признаков оценивается как удовлетворительное. Благоприятная обстановка сохраняется лишь на кластерных участках Каратошско-Инейского природно-зоологического заказника и заповедника «Хакасский». Напряженная и кризисная экологическая обстановка связана главным образом с антропогенной и техногенной нагрузкой на ГС.
Для предотвращения дальнейшей деградации природной среды необходимо:
- в горнорудных районах и на участках эксплуатации россыпей применять меры по соблюдению природоохранного законодательства при производстве работ, а также по их завершению с обязательным проведением эффективной рекультивации техногенно нарушенных земель с обустройством или уничтожением отстойников, засыпкой всех горных выработок и гидравлических канав, с нивелировкой техногенного рельефа отвалов до состояния, близкого к природному;
- в районах с активной сельскохозяйственной деятельностью необходимо организовать защиту почв от ветровой и ливневой эрозии (путём создания лесозащитных полос);
- провести восстановительные работы на искусственных магистральных (мелиоративных) каналах с целью повышения плодородия почв;
- в зонах заболачивания равнинных территорий провести дренажные работы с целью отвода избыточных вод;
- охранять и приумножать животный и растительный мир во всех ландшафтных зонах;
-обустроить рекреационные зоны отдыха, а также места активного скопления неорганизованных туристических групп.
При соблюдении предложенных мер в недалёком будущем можно ожидать хотя бы стабилизацию экологического состояния геологической среды.
Горная область включает в себя высокогорный и среднегорные морфогенетические типы ландшафтов.
Высокогорный тип ландшафта (абс. отм. более 1600 м) занимает не большую площадь в пределах слияния трёх хребтов. В точке слияния находится максимальная (для восточного склона Кузнецкого Алатау) вершина г. В. Зуб - 2178 м. Здесь фиксируются интенсивные камнепады, осыпи, обвалы, подвижные курумы, кары и цирки за счёт разрушения ледниковыми и нивально-солифлюкционными процессами гранитоидов палеозоя. Геохимические аномалии не выявлены.
Среднегорный тип ландшафта развит более широко, распространён вдоль наиболее высоких хребтов и представлен двумя подтипами: первый свформирован при участии гляциально-экзарационных и ледниковых процессов, для него характерны следы ледниковой деятельности с развитием многочисленных каров, цирков, нагорных террас, ледниковых морен. Для второго подтипа характерны процессы закурумливания (каменные реки, моря), селеопасные зоны, локальные обвалы и осыпи. Геохимических аномалий тяжелых металлов в рыхлых отложениях мало и они точечные. Содержания природных Мо и Nb не превышают 8 ПДК (аномалии возникли за счет разрушения коренных гранитов палеозоя).
Переходная область включает низкогорный и холмогорный морфогенетические типы ландшафтов.
Низкогорный тип ландшафта (900-1200 м) широко распространён и приурочен к межхребтовым долинообразным понижениям, которые трассируются горными реками. Для этого типично широкое развитие карстовых явлений (полья, воронки) и локальное проявление осыпей и обвалов. Кроме ЭГП, на флангах Сорского медно-молибденового и Игр-Гольского полиметаллического месторождений, а так же за их пределами в рыхлых и донных отложениях много точечных и площадных аномалий Mo, Pb, Zn, Ni, Со, Си, Сг со средней интенсивностью до 8 ПДК (и выше) как в рыхлых, так и донных отложениях.
На границе контакта низкогорья со среднегорьем возникает гляциофлювиалъные и солифлюкционные субравнины. Первые возникают за счет транспортировки ледниковыми водами, обломочного материала, вдоль троговых долин, вторые за счет интенсивного поступления воды в зоне чередования неотектонических поднятий и опусканий. Наиболее характерным ЭГП для выделенных субравнин являются процессы интенсивного заболачивания.
Холмогорный тип ландшафта (560-900 м) играет роль своеобразного «буфера» и приурочен к зоне перехода горных ландшафтов в равнинные. Он со всех сторон окаймляет северо-западную периферию Южно-Минусинской котловины. Для холмогорья характерны слабо проявленные ЭГП (единичные осыпи, конусы выноса, карстовые воронки, пещеры). На территории наблюдаются редкие геохимические аномалии (Mo, РЬ, Ва).
Равнинная и субравнинная (степная) область представлена денудационной всхолмлённой равниной, аккумулятивными субравнинами предгорных делювиально-пролювиальных шлейфов, дефляционными котловинами с современными минерализованными озёрами.
Всхолмлённая денудационная равнина (каменистая степь) Южно-Минусинской котловины с абс. отм. от 420 до 560 м непосредственно контактирует с холмогорьем. Ведущие ЭГП - зоны заболачивания и засоления с возникновением в почвах геохимических аномалий Li, Sr, Мо, что характерно для зон аридного седиментогенеза. Наибольшую нагрузку на природную среду оказывают антропогенные ЭГП, связанные с активной сельскохозяйственной деятельностью. Площадь распаханных земель составляет около 40% от степной площади.
На контакте западной оконечности Южно-Минусинской впадины с холмогорьем возникают предгорные аккумулятивные делювиально-пролювиальные шлейфы значительной протяженности (до 40 км), для которых в сухих ложках характерно формирование многочисленных конусов выноса.
Дефляционные котловины приурочены к наиболее пониженным участкам рельефа, с ними связаны ЭГП современных минерализованных озёр (Улуг-Коль, Усколь и др.) - зоны заболачивания и засоления. В приозёрных солончаках и в воде озёр формируются многочисленные геохимические аномалии, причём концентрация Li, F, Al, Sr в озёрных водах очень высока (до 100 и более ПДК).
Долинные области представлены руслами и поймами горных и долинных рек, а также объединёнными надпойменными речными террасами.
Самыми характерными ЭГП для горных рек являются процессы боковой и русловой эрозии, обусловленные активными неотектоническими процессами. Для равнинных рек процессы эрозии слабо развиты и представлены главным образом боковой эрозией. Надпойменные террасы слабо развиты в горных областях, но хорошо представлены вдоль крупных рек степной зоны (р. Абакан). В долинах рек многочисленными старательскими артелями добывается россыпное золото.
Таким образом, пространственное распространение и формы проявления природных неблагоприятных ЭГП и экогеохимических аномалий подчиняются определённым закономерностям.
Так, по мере снижения гипсометрических уровней наблюдается постепенное затухание ЭГП, сопровождаемое сменой нивально-экзарационных, ледниковых и гравитационно-солифлюкционных явлений, процессами формирования пролювиальных шлейфов с конусами выноса и появлением зон активного карстообразования, а на равнинах - минерализованных почвогрунтов (солончаков), озёрных дефляционных котловин и зон заболачивания вдоль речных артерий.
Экогеохимические аномалии в горных районах формируются за счёт поступления поллютантов из частично эродированных рудоносных объектов в равнинных (степных) за счёт загрязнителей тесно связанных с эвапоритсодержащими продуктами аридного седиментогенеза, что фиксируется сменой полиэлементного состава аномалий с халькофильной и сидерофильной специализацией в горных областях на литофильную - в степных районах.
Техногенные и антропогенные процессы и объекты затрагивают практически все выделенные типы ландшафтов, за исключением высокогорного. В горных и переходных областях это участки интенсивных лесозаготовок, а также районы разработки месторождений различного сырья - Мо, Au, полиметаллов, в которых наблюдаются карьеры, отвалы, свалки и другие проявления техногенеза. В степных зонах это области активного сельскохозяйственного использования земель, что приводит, главным образом, к эрозии и деградации почвенного покрова.
Общее состояние геологической среды по совокупности признаков оценивается как удовлетворительное. Благоприятная обстановка сохраняется лишь на кластерных участках Каратошско-Инейского природно-зоологического заказника и заповедника «Хакасский». Напряженная и кризисная экологическая обстановка связана главным образом с антропогенной и техногенной нагрузкой на ГС.
Для предотвращения дальнейшей деградации природной среды необходимо:
- в горнорудных районах и на участках эксплуатации россыпей применять меры по соблюдению природоохранного законодательства при производстве работ, а также по их завершению с обязательным проведением эффективной рекультивации техногенно нарушенных земель с обустройством или уничтожением отстойников, засыпкой всех горных выработок и гидравлических канав, с нивелировкой техногенного рельефа отвалов до состояния, близкого к природному;
- в районах с активной сельскохозяйственной деятельностью необходимо организовать защиту почв от ветровой и ливневой эрозии (путём создания лесозащитных полос);
- провести восстановительные работы на искусственных магистральных (мелиоративных) каналах с целью повышения плодородия почв;
- в зонах заболачивания равнинных территорий провести дренажные работы с целью отвода избыточных вод;
- охранять и приумножать животный и растительный мир во всех ландшафтных зонах;
-обустроить рекреационные зоны отдыха, а также места активного скопления неорганизованных туристических групп.
При соблюдении предложенных мер в недалёком будущем можно ожидать хотя бы стабилизацию экологического состояния геологической среды.
