Современные методы оценки состояния геологической среды

Все живые организмы, в том числе и человек, обитают на границе трёх геосфер – воздушной (атмосферы), водной (гидросферы) и твёрдой каменной (литосферы). Однако с последней мы крайне редко соприкасаемся непосредственно. Причина этого факта заключается в том, что большая часть поверхности литосферы покрыто водами Мирового океана, а на суше – корой выветривания (почвой), ледниками или вечной мерзлотой. Только в пустынях и в горных районах человек раньше имел возможность непосредственно прикоснуться в каменистой оболочке нашей планеты.

Однако в результате бурного развития промышленности за два последних столетия появилось множество шахт, карьеров, тоннелей и прочих рукотворных сооружений. Разумеется, огромные масштабы, в которых осуществляется добыча полезных ископаемых, прокладываются подземные транспортные туннели и откачиваются грунтовые воды, приводят к серьёзным нарушениям естественных литосферных процессов. Поэтому для снижения техногенного воздействия на литосферу необходимо проводить мониторинг и оценку её состояния.

Для оценки состояния применяются следующие методы оценки состояния геологической среды:

• Аналитические – заключаются в определении масштабов загрязнения почв, горных пород и подземных вод. Может использоваться как прямое, так и косвенное определение концентрации загрязнителей (по уровню загрязнения растительности, снегового покрова и т.д.), поскольку прямое измерение содержания загрязняющих веществ во многих геологических объектах весьма трудоёмко и дорого. Помимо физико-химических методов анализа к данной группе относится количественная оценка техногенных форм рельефа (например, степени уплотнения грунтов, оценка режима подземных вод и т.д.);
• Дистанционные – прежде всего к ним относится аэрокосмическая съёмка. Недостатком методов этой группы является неспособность оценить с их помощью уровень и характер загрязнения литосферы. Однако эти методы наиболее эффективны при оценке состояния рельефа, особенно по тем его параметрам, которые поддаются непосредственному измерению (геометрические и морфологические особенности). Кроме того, дистанционные методы могут предоставить ценную информацию о степени лесистости или опустынивания территории, о строении речных русел, о влажности, засоленности и других параметрах почвы (по её оптическим параметрам и температуре поверхности);
• Картографические – основаны на анализе и обобщении картографической информации об исследуемой территории с последующей оценкой экологических показателей на основе полученной информации. Полезные сведения в данном случае могут предоставить карты, на которых изображены данные о составе поверхностных отложений, типы мерзлоты, гидрогеологические, почвенные и инженерно-геологические карты и др. Информация о техногенном загрязнении может быть получена из карт, на которых нанесены транспортные магистрали, промышленные и сельскохозяйственные объекты. Кроме того, результатом применения всех трёх методов зачастую являются эколого-геологические карты различного вида. То есть, методы не являются строго изолированными, а дополняют друг друга.

В наибольшей степени антропогенное воздействие на литосферу (которое в наше время сопоставимо по масштабам с природными изменениями) проявляется в крупных городах и в зоне влияния промышленных объектов. Наиболее полную информацию о текущем состоянии литосферы и её вероятных антропогенных изменениях в будущем дают методы экологической геофизики. Так, серьёзный вклад в трансформацию рельефа и в нарушение круговорота веществ вносит добыча ископаемых ресурсов. Поэтому одним из направлений прогнозирования состояния литосферы, а также рационального использования её ресурсов представляется строгий учёт разрабатываемых месторождений, контроль за их функционированием, создание и применение современных высокоэффективных методов добычи. При этом необходимо создание общедоступных и актуальных баз данных, содержащих возможно более полную геолого-геофизическую информацию о состоянии скважин и геологической среды в зоне их влияния.

Промышленная разработка месторождений приводит к масштабным изменениям в земной коре, что нередко становится причиной серьёзных экологических проблем, проявляющихся даже на территориях, отстоящих от месторождений на сотни километров. Для предотвращения опасных сейсмических явлений, порождаемых техногенной активностью в литосфере, проводится комплексное, междисциплинарное исследование процессов, происходящих в недрах при добыче полезных ископаемых. В результате разрабатываются и определяются геофизические, геодинамические и другие индикаторы техногенной трансформации геологической среды. При этом одной из важнейших составляющих подобного мониторинга является оценка и прогноз таких техногенно-геодинамических трансформаций, которые могут привести к крупным катастрофам из-за нарушения гидрологического режима подземных вод и газодинамического режима.

Также в настоящее время перспективным представляется метод электромагнитного зондирования при поиске новых месторождений полезных ископаемых. При этом требуется изучение геоэлектрического строения земной коры на небольших глубинах. Однако применение этих технологий на практике сопряжено с рядом технических проблем, поиск решения которых представляет одно из направлений развития современной геологии.