ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ ОТДЕЛЬНЫХ РАЙОНОВ ОСТРОВА ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН (АРХ. ШПИЦБЕРГЕН)
|
Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 7
1.1 Геоморфологическая изученность 7
1.2 Геоэкологические исследования 13
Глава 2. Физико-географическая и геолого-геоморфологическая 19
характеристики районов исследования
2.1 Географическое положение 19
2.2 Климат 21
2.3 Современное оледенение 22
2.4 Гидрография 23
2.5 Растительный и животный мир 23
2.6. Антропогенное и техногенное влияние 25
2.7 Геологическое строение долины Чемберлендален 27
2.8 Геологическое строение долины Колесдален 33
2.9 Геоморфологическая характеристика долины Чемберлендален 39
2.10 Геоморфологическая характеристика долины Колесдален 46
Глава 3. Материалы и методы 53
3.1 Геологическое и геоморфологическое картирование 53
3.2 Геохимические исследования 56
Глава 4. Результаты исследования 62
4.1 Долина Чемберлендален 62
4.2 Долина Колесдален 72
Заключение 81
Список литературы 83
Приложение
Глава 1. Обзор литературы 7
1.1 Геоморфологическая изученность 7
1.2 Геоэкологические исследования 13
Глава 2. Физико-географическая и геолого-геоморфологическая 19
характеристики районов исследования
2.1 Географическое положение 19
2.2 Климат 21
2.3 Современное оледенение 22
2.4 Гидрография 23
2.5 Растительный и животный мир 23
2.6. Антропогенное и техногенное влияние 25
2.7 Геологическое строение долины Чемберлендален 27
2.8 Геологическое строение долины Колесдален 33
2.9 Геоморфологическая характеристика долины Чемберлендален 39
2.10 Геоморфологическая характеристика долины Колесдален 46
Глава 3. Материалы и методы 53
3.1 Геологическое и геоморфологическое картирование 53
3.2 Геохимические исследования 56
Глава 4. Результаты исследования 62
4.1 Долина Чемберлендален 62
4.2 Долина Колесдален 72
Заключение 81
Список литературы 83
Приложение
Архипелаг Шпицберген представляет собой уникальный объект для изучения самых разнообразных процессов. Сочетание природно-географических факторов обуславливает образование специфического облика, отличающего его как от ближайшей континентальной Субарктики, так и от расположенных восточнее других арктических островов. Это проявляется в повсеместном развитии денудационных и аккумулятивных геоморфологических процессов (склоновых, флювиальных и флювиогляциальных), а также в существенном влиянии геоморфологических условий на состав формирующихся почв.
Несмотря на то, что архипелаг расположен на значительном удалении от центров активной промышленной деятельности, физико-географические и климатические условия препятствуют здесь проявлению процессов самоочищения почв, что может приводить к избыточному накоплению ряда токсичных элементов (особенно тяжелых металлов) и негативно сказываться на всех звеньях экологической цепи.
Геоэкологические исследования на Шпицбергене носят, скорее, спорадический, нежели систематический характер - в настоящее время исследованы лишь небольшие в значительной степени удаленные друг от друга участки на ограниченный набор элементов. При этом ни одно из опубликованных к настоящему времени исследований не учитывает одновременное влияние и геологического и геоморфологического факторов на состав почв и характер распределения в них широкого круга элементов, в том числе и таких опасных, как тяжелые металлы. В этой связи становится очевидным актуальность данной работы, в которой представлены первые данные о распределении химических элементов в почвах в сочетании с геологическим строением и геоморфологическими процессами.
Основным объектом изучения являются почвы, горные породы и геоморфологические процессы, преобладающие на участках долины Чемберлендален и участке долины Колесдален.
Основная цель работы - оценка влияния геологических и геоморфологических факторов на распределение и миграцию тяжелых металлов и ряда нетоксичных элементов в почвах участков долины Чемберлендален и долины Колесдален.
Поставленная цель определяет следующие задачи:
1. Сбор и анализ опубликованной и фондовой литературы по геолого-геоморфологическому строению Земли Веделя Ярлсберга и Земли Норденшельда и оценка состояния экологической изученности;
2. Геоэкологическое опробование почв одного из исследованных участков, определение их химического состава (содержания тяжелых металлов и петрогенных элементов), а также состава расположенных в цирке долины коренных пород для оценки их вклада в геохимический фон участков опробования почв;
3. Составление трехмерных геолого-геоморфологических схем для обоих исследованных районов для корректной интерпретации полученных геохимических данных;
4. Интерпретация всей совокупности полученных данных: оценка влияния геологических и геоморфологических факторов на распределение тяжелых металлов и ряда нетоксичных элементов в пределах районов работ.
Фактический материал и вклад автора.
В основу работ легли результаты геоморфологических исследований и геоэкологического опробования, проведенных автором в составе Шпицбергенской партии АО «ПМГРЭ» в ходе летних полевых работ 2018 г. в пределах участка Колсбей, а также материалы, отобранные сотрудниками Шпицбергенской партии в пределах долины Чемберлендален в 2017 г.
Кроме того, в работе использованы опубликованные и фондовые литературные источники, посвящённые геоэкологическим и геоморфологическим исследованиям на территории Шпицбергена.
Отобранные в ходе полевых работ образцы почв (всего 23 шт.) были собственноручно подготовлены автором для проведения химического анализа в лаборатории на базе ААНИИ. Полученные аналитические данные были обработаны методами статистического анализа с использованием современного программного обеспечения Microsoft Excel, Statistica.
На основе существующих двухмерных геологических и геоморфологических карт масштаба (1:100 000, 1:50 000) автором были составлены трехмерные геологические и геоморфологические схемы участков долины Чемберлендален и морской террасы Колсбей с использованием пакетов программ Coral Draw, ArcMap, Global Mapper.
Результаты работы были представлены на Всероссийской конференции с международным участием “Комплексные исследования природы Шпицбергена и прилегающего шельфа”, г. Мурманск, 30 октября-2 ноября 2018 г.
Структура и объем диссертации.
Магистерская диссертация, изложенная на 93 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения на 5 страницах. Главы 1 и 2 посвящены обзору литературы и состоянию изученности, физико-географическим и геолого-геоморфологическим характеристикам изучаемых районов. В 3 главе описаны материалы и методы исследования, в 4 результаты исследования.
Благодарности.
Автор выражает признательность научному руководителю к.г.н. Шарину В.В. за научные консультации и поддержку на протяжении всех этапов исследования. Автор благодарен начальнику Шпицбергенской партии АО ПМГРЭ Милославскому М.Ю. и ведущему геологу Костевой Н.Н. за оказанную помощь при написании работы; мл. науч. сотруднику каф. геоморфологии СПБГУ Куксе К.А за обучение методике рентгенофлюоресцентного анализа в Лаборатории геоморфологических и палеографических исследований полярных регионов и мирового океана СПБГУ и за обсуждение полученных химических данных; ведущему научному сотруднику ФГБУ "ВНИИОкеангеология" Сергееву И.С. за консультации при обработке картографического материала.
Автор выражает искреннюю признательность за теплую атмосферу и поддержку во время полевых работ сотрудникам Шпицбергенской партии ПМГРЭ - 2018 на архипелаге Шпицберген, а также отдельно д.г-м.н. главному геологу Сироткину А.Н. и Окуневу А.С. за научные консультации в ходе исследования.
Несмотря на то, что архипелаг расположен на значительном удалении от центров активной промышленной деятельности, физико-географические и климатические условия препятствуют здесь проявлению процессов самоочищения почв, что может приводить к избыточному накоплению ряда токсичных элементов (особенно тяжелых металлов) и негативно сказываться на всех звеньях экологической цепи.
Геоэкологические исследования на Шпицбергене носят, скорее, спорадический, нежели систематический характер - в настоящее время исследованы лишь небольшие в значительной степени удаленные друг от друга участки на ограниченный набор элементов. При этом ни одно из опубликованных к настоящему времени исследований не учитывает одновременное влияние и геологического и геоморфологического факторов на состав почв и характер распределения в них широкого круга элементов, в том числе и таких опасных, как тяжелые металлы. В этой связи становится очевидным актуальность данной работы, в которой представлены первые данные о распределении химических элементов в почвах в сочетании с геологическим строением и геоморфологическими процессами.
Основным объектом изучения являются почвы, горные породы и геоморфологические процессы, преобладающие на участках долины Чемберлендален и участке долины Колесдален.
Основная цель работы - оценка влияния геологических и геоморфологических факторов на распределение и миграцию тяжелых металлов и ряда нетоксичных элементов в почвах участков долины Чемберлендален и долины Колесдален.
Поставленная цель определяет следующие задачи:
1. Сбор и анализ опубликованной и фондовой литературы по геолого-геоморфологическому строению Земли Веделя Ярлсберга и Земли Норденшельда и оценка состояния экологической изученности;
2. Геоэкологическое опробование почв одного из исследованных участков, определение их химического состава (содержания тяжелых металлов и петрогенных элементов), а также состава расположенных в цирке долины коренных пород для оценки их вклада в геохимический фон участков опробования почв;
3. Составление трехмерных геолого-геоморфологических схем для обоих исследованных районов для корректной интерпретации полученных геохимических данных;
4. Интерпретация всей совокупности полученных данных: оценка влияния геологических и геоморфологических факторов на распределение тяжелых металлов и ряда нетоксичных элементов в пределах районов работ.
Фактический материал и вклад автора.
В основу работ легли результаты геоморфологических исследований и геоэкологического опробования, проведенных автором в составе Шпицбергенской партии АО «ПМГРЭ» в ходе летних полевых работ 2018 г. в пределах участка Колсбей, а также материалы, отобранные сотрудниками Шпицбергенской партии в пределах долины Чемберлендален в 2017 г.
Кроме того, в работе использованы опубликованные и фондовые литературные источники, посвящённые геоэкологическим и геоморфологическим исследованиям на территории Шпицбергена.
Отобранные в ходе полевых работ образцы почв (всего 23 шт.) были собственноручно подготовлены автором для проведения химического анализа в лаборатории на базе ААНИИ. Полученные аналитические данные были обработаны методами статистического анализа с использованием современного программного обеспечения Microsoft Excel, Statistica.
На основе существующих двухмерных геологических и геоморфологических карт масштаба (1:100 000, 1:50 000) автором были составлены трехмерные геологические и геоморфологические схемы участков долины Чемберлендален и морской террасы Колсбей с использованием пакетов программ Coral Draw, ArcMap, Global Mapper.
Результаты работы были представлены на Всероссийской конференции с международным участием “Комплексные исследования природы Шпицбергена и прилегающего шельфа”, г. Мурманск, 30 октября-2 ноября 2018 г.
Структура и объем диссертации.
Магистерская диссертация, изложенная на 93 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения на 5 страницах. Главы 1 и 2 посвящены обзору литературы и состоянию изученности, физико-географическим и геолого-геоморфологическим характеристикам изучаемых районов. В 3 главе описаны материалы и методы исследования, в 4 результаты исследования.
Благодарности.
Автор выражает признательность научному руководителю к.г.н. Шарину В.В. за научные консультации и поддержку на протяжении всех этапов исследования. Автор благодарен начальнику Шпицбергенской партии АО ПМГРЭ Милославскому М.Ю. и ведущему геологу Костевой Н.Н. за оказанную помощь при написании работы; мл. науч. сотруднику каф. геоморфологии СПБГУ Куксе К.А за обучение методике рентгенофлюоресцентного анализа в Лаборатории геоморфологических и палеографических исследований полярных регионов и мирового океана СПБГУ и за обсуждение полученных химических данных; ведущему научному сотруднику ФГБУ "ВНИИОкеангеология" Сергееву И.С. за консультации при обработке картографического материала.
Автор выражает искреннюю признательность за теплую атмосферу и поддержку во время полевых работ сотрудникам Шпицбергенской партии ПМГРЭ - 2018 на архипелаге Шпицберген, а также отдельно д.г-м.н. главному геологу Сироткину А.Н. и Окуневу А.С. за научные консультации в ходе исследования.
В представленной работе впервые была предпринята попытка оценить совместное влияние геологического строения и геоморфологических процессов на уровни содержания и характер распределения в почвах ТМ и ряда нетоксичных элементов. Были исследованы химический состав почв, подстилающих коренных пород, геоморфологическое и геологическое строение двух участков в пределах о. Западный Шпицберген: в долине Чемберлендален и на морской террасе Колсбей. По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1) По уровням содержаний ТМ почвы обоих исследованных участков близки к почвам других районов о. Западный Шпицбергена и укладывается в диапазон концентраций, приводимый для средней почвы мира по (Kabata-Pendias, 2011);
2) Суммарный показатель загрязнения ТМ для террасы Колсбей равен 6,0 единицам, а для долины Чемберлендален 10,4, что позволяет оценивать степень загрязнения почв обоих участков как допустимую;
3) Основным источником поступления химических элементов в почвы на обоих участках являются подстилающие горные породы. Однако для почв обоих участков выявлено
избирательное обогащение рядом ТМ: для Чемберлендалена это V, Ni, Pb, Cu, Co, а для Колсбея - Pb и Zn.;
4) Выявленное повышенное содержание ряда ТМ в почвах изученных участков связано: для Чемберлендалена с геоморфологическими процессами (флювиальными и флювио-гляциальными, в значительно меньшей степени склоновыми), а для участка Колсбей - с антропогенной нагрузкой.
1) По уровням содержаний ТМ почвы обоих исследованных участков близки к почвам других районов о. Западный Шпицбергена и укладывается в диапазон концентраций, приводимый для средней почвы мира по (Kabata-Pendias, 2011);
2) Суммарный показатель загрязнения ТМ для террасы Колсбей равен 6,0 единицам, а для долины Чемберлендален 10,4, что позволяет оценивать степень загрязнения почв обоих участков как допустимую;
3) Основным источником поступления химических элементов в почвы на обоих участках являются подстилающие горные породы. Однако для почв обоих участков выявлено
избирательное обогащение рядом ТМ: для Чемберлендалена это V, Ni, Pb, Cu, Co, а для Колсбея - Pb и Zn.;
4) Выявленное повышенное содержание ряда ТМ в почвах изученных участков связано: для Чемберлендалена с геоморфологическими процессами (флювиальными и флювио-гляциальными, в значительно меньшей степени склоновыми), а для участка Колсбей - с антропогенной нагрузкой.